JP5024182B2 - Tomography equipment - Google Patents
Tomography equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5024182B2 JP5024182B2 JP2008133238A JP2008133238A JP5024182B2 JP 5024182 B2 JP5024182 B2 JP 5024182B2 JP 2008133238 A JP2008133238 A JP 2008133238A JP 2008133238 A JP2008133238 A JP 2008133238A JP 5024182 B2 JP5024182 B2 JP 5024182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- self
- radiation
- ray
- pet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
Description
この発明は、断層撮影装置に係り、特に、時間補正を行う技術に関する。 The present invention relates to a tomographic apparatus, and more particularly to a technique for performing time correction.
断層撮影装置として、核医学診断装置、すなわちECT(Emission Computed Tomography)装置を例に採るとともに、核医学診断装置として、PET(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。また、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別するためのDOI検出器を有する装置として、DOI−PET装置を例に採って説明する(例えば、特許文献1−3、非特許文献1−3参照)。PET装置は、陽電子(Positron)、すなわちポジトロンの消滅によって発生する複数本の光子を検出して複数個の検出器で光子を同時に検出したときのみ被検体の断層画像を再構成するように構成されている。 As a tomography apparatus, a nuclear medicine diagnosis apparatus, that is, an ECT (Emission Computed Tomography) apparatus will be taken as an example, and as a nuclear medicine diagnosis apparatus, a PET (Positron Emission Tomography) apparatus will be explained as an example. In addition, a DOI-PET apparatus will be described as an example of a device having a DOI detector for discriminating a depth-of-interaction light source position (DOI: Depth of Interaction) (for example, Patent Document 1). -3, see Non-Patent Documents 1-3). The PET device is configured to reconstruct a tomographic image of a subject only when a plurality of photons generated by the annihilation of positrons (Positrons), ie positrons, are detected and detected simultaneously by a plurality of detectors. ing.
具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される511KeVの対消滅光子を多数の検出素子(例えばシンチレータ)群からなる検出器で検出する。そして、2つの検出器で一定時間内に光子を検出した場合に同時に検出したとして、それを一対の対消滅光子として計数し、さらに対消滅発生地点を、検出した検出器対の直線上と特定する。このような同時計数情報を蓄積して再構成処理を行って、陽電子放出核種分布画像(すなわち断層画像)を得る。 Specifically, a radiopharmaceutical containing a positron emitting nuclide is administered into a subject, and a 511 KeV pair annihilation photon released from the administered subject is detected by a group of detection elements (for example, scintillators). Detect with instrument. And if two detectors detect photons within a certain period of time, they are detected at the same time, and are counted as a pair of annihilation photons. Further, the point of occurrence of annihilation is identified as a straight line of the detected detector pair. To do. By accumulating such coincidence information and performing reconstruction processing, a positron emitting nuclide distribution image (ie, a tomographic image) is obtained.
このとき、検出器毎に光子を検出するまでの時間が少しずつ異なるので、その検出にかかる時間を補正する(この時間補正を「タイミング・キャリブレーション(Timing Calibration)」とも呼ぶ)ことで、より精度の高い同時計数情報を得る。このような時間補正(タイミング・キャリブレーション)を行って同時計数情報を得ることで、より精度の高い陽電子放出核種分布画像を得ることができる。 At this time, the time until the photon is detected is slightly different for each detector. Therefore, by correcting the time required for the detection (this time correction is also called “timing calibration”), Obtain accurate coincidence information. By performing such time correction (timing calibration) to obtain coincidence count information, a more accurate positron emission nuclide distribution image can be obtained.
このように、検出器の位置情報から光源の情報を求めて、その情報から画像を得て撮像(すなわち断層撮影)を行う装置では、検出器の詳細な位置情報を得ることで画像の質を向上させている。例えば、上述した特許文献3のように平面方向の検出器には検出器を細分化したマルチアノードの光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)を使用する手法、上述した特許文献2のようにシンチレータと光電子増倍管との間に介在するライトガイドに埋め込まれた光反射材あるいは光遮蔽材からなる区画壁の深さ方向を調整する手法、上述した非特許文献1のように検出素子を深さ方向に多層化する手法、上述したように深さ方向に多層化して、さらに上述した特許文献1や非特許文献2のように深さ方向に減衰時間が互いに異なる検出素子を複数組み合わせて検出器を構成する手法などがある。その他に、対消滅光子発生地点を限定する時間差情報(TOF: Time Of Flight)を利用した手法等が開発されている。
しかしながら、このような従来例の場合には、次のような問題がある。まず、光子検出素子としてLSOのような天然放射性元素を含む(すなわち自己放射能を持つ)結晶素子を検出素子として使用してない場合、タイミング・キャリブレーションを行うためには外部線源(例えば18Fのプールファントム)が必要である。外部線源を用いると多数の検出器対に対して一度の測定でタイミング・キャリブレーションが可能である。タイミング・キャリブレーションは、上述したように、より精度の高いデータを得るのにPET装置にとって重要な調整である。しかし、このような調整データの統計を多く必要とするので、1mCi程度の外部線源を作る場合もあり、手間と被曝が少なからず存在する。また、タイミング・キャリブレーションには散乱線が少ない方が好ましいので、理想的には点線源がよいのだが、そのような強い点線源を保持するのは容易でない。また、点線源を用いた場合には全ての検出器対についての補正値を得るためには、例えば以下の参考文献にあるように、外部に参照検出器を別途用意する必要がある。この場合には、点線源や参照検出器の設置位置の精度が重要であり、簡便な方法でない(参考文献: Nuclear Science Symposium Conference Record, 2004 IEEE Volume 4, Issue, 16-22 Oct. 2004 Page(s): 2361-2365 Vol.4)。
However, such a conventional example has the following problems. First, when a crystal element containing a natural radioactive element such as LSO (that is, having self-radioactivity) is not used as a photon detection element as a detection element, an external radiation source (for example, 18 ) is used to perform timing calibration. F pool phantom) is required. When an external source is used, timing calibration can be performed with a single measurement for a large number of detector pairs. As described above, the timing calibration is an important adjustment for the PET apparatus in order to obtain more accurate data. However, since a lot of statistics of such adjustment data are required, an external radiation source of about 1 mCi may be made, and there is a lot of labor and exposure. Further, since it is preferable that the timing calibration has less scattered radiation, a point source is ideally ideal, but it is not easy to hold such a strong point source. In addition, when using a point source, in order to obtain correction values for all detector pairs, for example, as described in the following reference, it is necessary to prepare a reference detector outside. In this case, the accuracy of the location of the point source and reference detector is important and not a simple method (Reference: Nuclear Science Symposium Conference Record, 2004 IEEE
また、光子検出素子としてLSOのような天然放射性元素176Luを含む検出素子を使用した場合には、調整データにさらに一定量のBack Groundを形成する。したがって、同時計数を行うことでそのようなランダムな成分の多くを排除することができるが、タイミング・キャリブレーションを行う際には自己放射能の影響を少なくするために、ある程度の強い外部線源を使うことが好ましい。そのような強い外部線源を用いると、調整者の被曝を増大させる要因となる。 When a detection element containing a natural radioactive element 176 Lu such as LSO is used as the photon detection element, a certain amount of Back Ground is further formed in the adjustment data. Therefore, it is possible to eliminate many of such random components by performing coincidence, but when performing timing calibration, in order to reduce the influence of self-radioactivity, some strong external radiation source It is preferable to use Use of such a strong external radiation source will increase the exposure of the adjuster.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、外部線源を使用しないで時間補正を行うことができる断層撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a tomographic apparatus capable of performing time correction without using an external radiation source.
この発明は、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、請求項1に記載の発明は、自己放射能を持つ結晶素子を含んだ検出器を備えた断層撮影装置であって、その自己放射能を用いて時間補正を行う時間補正手段を備えることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the invention described in
[作用・効果]自己放射能を持つ結晶素子を検出素子として使用した場合には、上述したようにBack Groundが得られる。このBack Groundを活用すれば、時間補正を行うことが可能であるという知見を得た。そこで、請求項1に記載の発明によれば、自己放射能を用いて時間補正を行う時間補正手段を備えることで、外部線源を使用しないで時間補正を行うことができる。 [Operation / Effect] When a crystal element having self-radiation is used as a detection element, Back Ground can be obtained as described above. We have found that this Back Ground can be used for time correction. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the time correction can be performed without using an external radiation source by providing time correction means for performing time correction using self-radioactivity.
上述した発明において、光子エネルギ幅を設定するエネルギ幅設定手段を備え、そのエネルギ幅設定手段で設定された光子エネルギ幅内における自己放射能を用いて時間補正手段は時間補正を行うのが好ましい(請求項2に記載の発明)。所望のエネルギ幅を持った光子のみを、エネルギ幅設定手段で設定することで取り出すことができ、S/N比のよい時間分布(タイミングヒストグラム)を得ることができる。その結果、より精度の高い時間補正を行うことができる。 In the above-described invention, it is preferable that an energy width setting unit for setting a photon energy width is provided, and the time correction unit performs time correction using self-radiation within the photon energy width set by the energy width setting unit ( Invention of Claim 2). Only photons having a desired energy width can be extracted by setting with the energy width setting means, and a time distribution (timing histogram) with a good S / N ratio can be obtained. As a result, more accurate time correction can be performed.
また、上述したこれらの発明の好ましい一例は、検出器は、相互作用を起こした深さ方向の光源位置を弁別するために深さ方向に結晶素子を積層して構成された検出器(すなわちDOI検出器)である(請求項3に記載の発明)。かかる検出器を使用することで、深さ方向の分解能を向上させ、かつ時間補正を行うことができる。 In addition, in a preferable example of these inventions described above, the detector is a detector configured by stacking crystal elements in the depth direction in order to discriminate the light source position in the depth direction in which the interaction has occurred (that is, DOI). Detector) (the invention according to claim 3). By using such a detector, the resolution in the depth direction can be improved and time correction can be performed.
また、上述したこれらの発明の好ましい一例は、自己放射能を持つ結晶素子は、αまたはβ−崩壊を起こし、そのαまたはβ−崩壊に伴ったγ線を放出する核種を含んでおり、αまたはβ−崩壊を起こした検出器自身でα線またはβ線を検出するとともに、別の検出器でαまたはβ−崩壊に伴ったγ線を検出し、α線またはβ線の検出事象およびγ線の検出事象を用いて時間補正手段は時間補正を行うことである(請求項4に記載の発明)。 In addition, in a preferable example of these inventions described above, the crystal element having self-radiation includes a nuclide that undergoes α or β-decay and emits γ rays accompanying the α or β-decay. Alternatively, a detector that has caused β-decay detects α-rays or β-rays, and another detector detects γ-rays associated with α- or β-decay, and α- or β-ray detection events and γ The time correction means performs time correction using the detection event of the line (the invention according to claim 4).
また、上述した検出器は、全て自己放射能を持つ結晶素子から構成されていてもよいし、自己放射能を持つ結晶素子と自己放射能を持たない結晶素子とから構成されていてもよい(請求項5に記載の発明)。後者のように自己放射能を持たない結晶素子を含む場合には、自己放射能を持つ結晶素子と自己放射能を持たない結晶素子とから構成される検出器による検出事象に基づいて、自己放射能を持たない検出器同士での時間補正を時間補正手段は行うことが可能である(請求項6に記載の発明)。自己放射能を持つ結晶素子から構成される検出器を別の検出器と組み合わせて用いると、自己放射能を持つ検出器同士の補正データ、および一方が自己放射能を持ち、他方が自己放射能を持たない検出器の補正データを求めることができ、それらの補正データを用いることで自己放射能を持たない検出器同士での時間補正を行うことが可能である。 In addition, the above-described detectors may all be composed of crystal elements having self-radiation, or may be composed of crystal elements having self-radiation and crystal elements not having self-radiation ( Invention of Claim 5). In the case of including a crystal element that does not have self-radiation, such as the latter, self-radiation is performed based on a detection event by a detector composed of a crystal element that has self-radiation and a crystal element that does not have self-radiation. The time correction means can perform time correction between detectors that do not have the ability (the invention according to claim 6). When a detector composed of crystal elements with self-radioactivity is used in combination with another detector, correction data between the detectors with self-radioactivity and one with self-radioactivity and the other with self-radioactivity Correction data for detectors that do not have an error can be obtained, and by using these correction data, it is possible to perform time correction between detectors that do not have self-radiation.
この発明に係る断層撮影装置によれば、自己放射能を用いて時間補正を行う時間補正手段を備えることで、外部線源を使用しないで時間補正を行うことができる。 According to the tomographic apparatus of the present invention, the time correction can be performed without using an external radiation source by providing the time correction means for performing the time correction using the self-radioactivity.
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−CT装置の側面図であり、図2は、実施例1に係るPET−CT装置のブロック図である。なお、本実施例1では、断層撮影装置として、核医学診断装置を例に採って説明するとともに、核医学診断装置として、PET (Positron Emission Tomography) 装置とX線CT装置とを組み合わせたPET−CT装置を例に採って説明する。
FIG. 1 is a side view of the PET-CT apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of the PET-CT apparatus according to the first embodiment. In the first embodiment, a nuclear medicine diagnosis apparatus will be described as an example of the tomography apparatus, and a PET-combined PET (Positron Emission Tomography) apparatus and an X-ray CT apparatus will be used as the nuclear medicine diagnosis apparatus. The CT apparatus will be described as an example.
図1に示すように、本実施例1に係るPET−CT装置1は、水平姿勢の被検体Mを載置する天板2を備えている。この天板2は、上下に昇降移動、被検体Mの体軸に沿って平行移動するように構成されている。PET−CT装置1は、天板2に載置された被検体Mを診断するPET装置3とX線CT装置4とを備えている。PET−CT装置1は、この発明における断層撮影装置に相当する。
As shown in FIG. 1, the PET-
PET装置3は、開口部31aを有したガントリ31と被検体Mから発生した光子を検出する光子検出器32とを備えている。光子検出器32は、被検体Mの体軸周りを取り囲むようにしてリング状に配置されており、ガントリ31内に埋設されている。光子検出器32は、シンチレータブロック32aとライトガイド32bと光電子増倍管(PMT)32c(図3を参照)とを備えている。シンチレータブロック32aは、複数個のシンチレータからなる。放射性薬剤が投与された被検体Mから発生した光子をシンチレータブロック32aが光に変換して、変換されたその光をライトガイド32bが案内して、光電子増倍管32cが光電変換して電気信号に出力する。光子検出器32は、この発明における検出器に相当する。光子検出器32の具体的な構成については、図3で後述する。
The
一方、X線CT装置4は、開口部41aを有したガントリ41を備えている。ガントリ41内には、被検体MにX線を照射するX線管42と、被検体Mを透過したX線を検出するX線検出器43とを配設している。X線管42およびX線検出器43が互いに対向位置になるようにそれぞれを配設しており、モータ(図示省略)の駆動によってガントリ41内でX線管42およびX線検出器43を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる。本実施例1では、X線検出器43としてフラットパネル型X線検出器(FPD)を採用している。もちろん、フラットパネル型X線検出器(FPD)以外のX線検出器を用いてもよい。
On the other hand, the
図1(a)では、PET装置3のガントリ31とX線CT装置4のガントリ41とを互いに別体としたが、図1(b)に示すように、一体型に構成してもよい。
In FIG. 1A, the
続いて、PET−CT装置1のブロック図について説明する。図2に示すように、PET−CT装置1は、上述した天板2やPET装置3やX線CT装置4の他に、コンソール6を備えている。PET装置3は、上述したガントリ31や光子検出器32の他に、PETデータ収集部5を備えている。X線CT装置4は、上述したガントリ41やX線管42やX線検出器43の他に、CTデータ収集部44を備えている。
Subsequently, a block diagram of the PET-
PETデータ収集部5は、光子検出器32で検出された光子に基づいてPETデータ(核医学用データ)を収集し、同時計数回路51と増幅器52とAD変換器53とエネルギウィンドウ部54と時間差情報算出部55とタイミング・キャリブレーション部56とを備えている。エネルギウィンドウ部54は、この発明におけるエネルギ幅設定手段に相当し、タイミング・キャリブレーション部56は、この発明における時間補正手段に相当する。
The PET
コンソール6は、データ収集部61と画像再構成部62とメモリ部63と入力部64と出力部65とコントローラ66とを備えている。
The
同時計数回路51は、光子が光子検出器32で同時に検出(すなわち同時計数)されたか否かを判定する。同時計数回路51で同時計数されたPETデータをデータ収集部61に送り込む。増幅器52は、光子検出器32で検出されて出力された電気信号を増幅させる。AD変換器53は、増幅器52で増幅された電気信号のアナログ値をディジタル値に変換してディジタル出力する。
The
エネルギウィンドウ部54は、光子検出器32で検出された光子のうち所望のエネルギ幅を持った光子のみを取り出す。本実施例1では、β線(最大エネルギ580KeV)と307KeVのγ線との同時計数が要るので、β線用のエネルギウィンドウ(エネルギ幅)EW_1:400〜800KeV、γ線用のエネルギウィンドウ(エネルギ幅)EW_2:200〜400KeVをエネルギウィンドウ部54は設定する。
The
時間差情報算出部55は、エネルギウィンドウ部54で取り出された所望のエネルギ幅を持った光子(実施例1ではβ線と307KeVのγ線)に基づいて、検出器対の時間差を求め、時間差分布(タイミングヒストグラム(Timing Histogram))を求める。タイミング・キャリブレーション部56は、時間差情報算出部55で求められた時間差分布に基づいてタイミング・キャリブレーション(時間補正)を行う。同時計数回路51は、タイミング・キャリブレーション後のタイミングで光子の同時計数を行う。
The time difference
一方、CTデータ収集部44は、X線検出器43で検出されたX線に基づいて投影データをCTデータ(X線CT用のデータ)として収集する。CT収集部44で収集されたCTデータをデータ収集部61に送り込む。
On the other hand, the CT
データ収集部61は、同時計数回路51で同時計数されて収集されたPETデータとCTデータ収集部44で収集されたCTデータとを重畳する。また、CTデータ収集部44で収集されたCTデータをトランスミッションデータとしてPETデータに作用させて、PETデータの吸収補正を行ってもよい。データ収集部61は、重畳された投影データを画像再構成部62に送り込む。画像再構成部62は、データ収集部61で重畳された投影データを再構成して断層画像を生成する。
The
メモリ部63は、コントローラ66を介して、PETデータ収集部5やCTデータ収集部44やデータ収集部61で収集された各々のデータや画像再構成部62で再構成された断層画像などのデータを書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出して、コントローラ66を介して、各々のデータを出力部65に送り込んで出力する。メモリ部63は、ROM(Read-only Memory)やRAM(Random-Access Memory)などに代表される記憶媒体で構成されている。
The
入力部64は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ66に送り込む。入力部64は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。出力部65は、モニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。
The
コントローラ66は、実施例1に係るPET−CT装置1を構成する各部分統括制御する。コントローラ66は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。PETデータ収集部5やCTデータ収集部44やデータ収集部61で収集された各々のデータや画像再構成部62で再構成された断層画像などのデータを、コントローラ66を介して、メモリ部63に書き込んで記憶、あるいは出力部65に送り込んで出力する。出力部65が表示部の場合には出力表示し、出力部65がプリンタの場合には出力印刷する。
The
放射性薬剤が投与された被検体Mから発生した光子を光子検出器32のうち該当する光子検出器32のシンチレータブロック32a(図3を参照)が光に変換して、変換されたその光を光子検出器32の光電子増倍管32c(図3を参照)が光電変換して電気信号に出力する。その電気信号を画像情報(画素値)として同時計数回路51とともに増幅器52に送り込む。
Photons generated from the subject M to which the radiopharmaceutical is administered are converted into light by the
具体的には、被検体Mに放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のRIのポジトロンが消滅することにより、2本の光子が発生する。同時計数回路51は、光子検出器32のシンチレータブロック32a(図3を参照)の位置と光子の入射タイミングとをチェックし、被検体Mを挟んで互いに対向位置にある2つのシンチレータブロック32aで光子が同時に入射したとき(すなわち同時計数したとき)のみ、送り込まれた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロック32aのみに光子が入射したときには、同時計数回路51は、ポジトロンの消滅により生じた光子ではなくノイズとして扱い、そのときに送り込まれた画像情報もノイズと判定してそれを棄却する。
Specifically, when a radiopharmaceutical is administered to the subject M, the positron emission RI positron disappears and two photons are generated. The
なお、同時計数回路51で同時計数するときには、一方の検出器での検出時間と他方の検出器での検出時間との間にズレが生じると正確に同時計数が行えない。そこで、かかるズレをなくすために、上述したタイミング・キャリブレーション部56でタイミング・キャリブレーションを行って、検出器同士の検出時間のタイミングを合わせる。したがって、同時計数回路51で同時計数するときには、タイミング・キャリブレーション後のタイミングで行う。上述した時間差情報算出部55やタイミング・キャリブレーション部56の具体的な機能については詳しく後述する。
When simultaneous counting is performed by the
同時計数回路51に送り込まれた画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部61に送り込む。一方、X線管42およびX線検出器43を回転させながらX線管42から被検体MにX線を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過したX線をX線検出器43が電気信号に変換することでX線を検出する。X線検出器43で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてCTデータ収集部44に送り込む。CTデータ収集部44は、送り込まれた画像情報の分布をX線検出器43の投影面に投影された投影データ(CTデータ)として収集して、データ収集部61に送り込む。
The image information sent to the
データ収集部61は、PETデータの吸収補正やPETデータおよびCTデータの重畳を行って、画像再構成部62に送り込み、送り込まれた投影データを画像再構成部62は再構成して断層画像を生成する。
The
次に、後述する実施例2も含めて、本実施例1に係る光子検出器32の具体的な構成について、図3を参照して説明する。図3は、光子検出器の具体的構成の概略図である。また、図4は、176Luの崩壊図であり、図5は、同時計数された検出器同士を結ぶ線(LOR: Line Of Response)が同じになる検出器の組み合わせを示す模式図である。
Next, a specific configuration of the
光子検出器32は、深さ方向に減衰時間が互いに異なる検出素子であるシンチレータを複数組み合わせて構成されたシンチレータブロック32aと、シンチレータブロック32aに光学的に結合されたライトガイド32bと、ライトガイド32bに光学的に結合された光電子増倍管32cとを備えて構成されている。シンチレータブロック32a中の各シンチレータは、入射された光子によって発光して光に変換することでγ線を検出する。
The
後述する実施例2も含めて、本実施例1では、深さ方向(図3ではr)に減衰時間が互いに異なるシンチレータ群を2つ組み合わせて構成しており、深さ方向に対して入射側から順にシンチレータ群A,シンチレータ群Bとする。このように、深さ方向に減衰時間が互いに異なる検出素子であるシンチレータを複数(図3では2つ)組み合わせて構成することで、深さ方向の光源位置を弁別する。また、本実施例では、深さ方向に直交する平面に対してシンチレータを複数個組み合わせて構成しており、深さ方向に直交する平面に対しても光源位置を弁別する。 In Example 1, including Example 2 described later, two scintillator groups having different attenuation times in the depth direction (r in FIG. 3) are combined, and the incident side with respect to the depth direction is combined. A scintillator group A and a scintillator group B in order. In this way, the light source position in the depth direction is discriminated by combining a plurality (two in FIG. 3) of scintillators that are detection elements having different decay times in the depth direction. Further, in this embodiment, a plurality of scintillators are combined with respect to a plane orthogonal to the depth direction, and the light source position is also distinguished from the plane orthogonal to the depth direction.
また、後述する実施例2も含めて、本実施例1では、入射側にあるシンチレータ群AをLYSO(LuYSiO)で形成するとともに、光電子増倍管側にあるシンチレータ群BをGSO(GdSiO)で形成する。つまり、各実施例ではシンチレータ群A:LYSOとシンチレータ群B:GSOとからなる2層のDOI検出器を例に採って説明する。シンチレータ群Aを形成するLYSOは自己放射能を持つ結晶素子で、シンチレータ群Bを形成するGSOは自己放射能を持たない結晶素子である。 In addition, in Example 1, including Example 2 described later, the scintillator group A on the incident side is formed of LYSO (LuYSiO), and the scintillator group B on the photomultiplier tube side is formed of GSO (GdSiO). Form. That is, in each embodiment, a two-layer DOI detector composed of scintillator group A: LYSO and scintillator group B: GSO will be described as an example. The LYSO forming the scintillator group A is a crystal element having self-radiation, and the GSO forming the scintillator group B is a crystal element having no self-radiation.
Luは天然存在比2.59%で176Lu(半減期378億年)を持ち、β−崩壊による電子(最大エネルギ580KeV)を放出した後、直ちに307KeV(94%),202KeV(86%),88KeV(13.3%)などのγ線を放出する。その崩壊図を図4に示す。図4中の「3.78×1010y」は半減期の378億年を示し、γ線を放出しながらエネルギが遷移している状態を表している。なお、図4では、306.78KeVおよび201.83KeVでγ線をそれぞれ放出しているが、小数点一桁を四捨五入して、306.78KeV を307KeVとするとともに、201.83KeVを202KeVとして以下を説明する。 Lu has a natural abundance of 2.59% and has 176 Lu (half-life of 37.8 billion years), and emits electrons due to β-decay (maximum energy of 580 KeV), and then immediately 307 KeV (94%), 202 KeV (86%), 88 KeV ( 13.3%) and other gamma rays are emitted. The collapse view is shown in FIG. “3.78 × 10 10 y” in FIG. 4 indicates a half-life of 37.8 billion years, and represents a state in which energy transitions while emitting γ rays. In FIG. 4, γ rays are emitted at 306.78 KeV and 201.83 KeV, respectively. However, the following explanation will be made assuming that 306.78 KeV is set to 307 KeV by rounding off one decimal place, and 201.83 KeV is set to 202 KeV.
なお、後述する実施例2も含めて、本実施例1では、自己放射能を持つ結晶素子として176Luを例に採って説明しているが、176Lu以外に天然放射性元素であるPb,Tl,Bi,Kやランタノイド元素やアクチノイド元素などであってもよい。また、176Luを採用した理由は、自己放射のLuの崩壊頻度が極めて低い点である。 In addition, in Example 1, including Example 2 to be described later, 176 Lu is taken as an example of a crystal element having self-radiation, but Pb, Tl which are natural radioactive elements other than 176 Lu are described. , Bi, K, lanthanoid elements, actinoid elements, and the like. The reason why 176 Lu is adopted is that the self-radiation Lu decay frequency is extremely low.
すなわち、全身用PET装置で176Luを最も多く含む装置での176Luの体積を5230cm3とする。176Luは300Bq/cm3の放射能がある。したがって、5230cm3×300Bq/cm3=1.569MBqとなる。一方で被検体に投与される放射性薬剤は185MBq〜が一般的である。検出器対のいずれもが崩壊(この場合β−崩壊)して、その崩壊したものが全て検出されると仮定した場合でも、1.569MBq/185MBq≒1/118で約118分の1の頻度でしか検出されない。 That is, the 176 Lu volume of at most including apparatus systemic PET scanner at 176 Lu and 5230cm 3. 176 Lu has a radioactivity of 300 Bq / cm 3 . Therefore, 5230 cm 3 × 300 Bq / cm 3 = 1.569 MBq. On the other hand, the radiopharmaceutical administered to the subject is generally 185 MBq. Even assuming that all of the detector pairs collapse (in this case β-decay) and all of them are detected, the frequency is approximately 1/118 at 1.569 MBq / 185 MBq≈ 1/118. Only detected in
また、検出器対に含まれる2つのLuが128nsの間に崩壊して検出される事象数は、Bqが単位時間当たりの計数であるので、Bq=count/secで表され、1×{1.569MBq×(128ns/1sec)}=0.2count/secとなる。なお、実際にはLuからのγ線がその多くが崩壊した結晶素子内で相互作用するので、偶発的に同時に検出される(同時計数される)確率は下がる。このように、176Luを採用した場合には、自己放射のLuの崩壊頻度が極めて低く、後述する図7のタイミングヒストグラムのデータを各検出器対毎に採取することができる。 Further, the number of events detected by collapsing two Lu included in the detector pair during 128 ns is represented by Bq = count / sec because Bq is a count per unit time, and 1 × {1 .569 MBq × (128 ns / 1 sec)} = 0.2 count / sec. Actually, since most of the γ rays from Lu interact in the crystal element in which they are collapsed, the probability that they are accidentally detected at the same time (simultaneously counted) decreases. Thus, when 176 Lu is adopted, the decay frequency of self-radiated Lu is extremely low, and the data of the timing histogram of FIG. 7 described later can be collected for each detector pair.
また、176Luを採用した場合には、結晶素子の屈折率をnとすると、γ線の透過が光速度cのままであるのに対して、可視光や紫外光の伝達はc/nに減速するので、結晶素子と相互作用する深さ位置に依存する原理的なTOF時間差(後述するように「検出時間差」とも呼ぶ)を生じる。したがって、深さ方向のタイミング・キャリブレーションが176Luを採用した場合には有用である。さらに、176Luを採用した場合には、密度の高いLYSOあるいは後述するLSO結晶素子を用いることができ、感度が高く、かつ空間分解能を向上させることができる。したがって、小動物用PET装置のような空間分解能を追求する装置に有用である。 When 176 Lu is used, if the refractive index of the crystal element is n, the transmission of γ rays remains at the light velocity c, whereas the transmission of visible light or ultraviolet light is c / n. The deceleration causes a fundamental TOF time difference (also referred to as “detection time difference” as will be described later) depending on the depth position interacting with the crystal element. Therefore, it is useful when timing calibration in the depth direction employs 176 Lu. Furthermore, when 176 Lu is employed, a high-density LYSO or an LSO crystal element described later can be used, and the sensitivity is high and the spatial resolution can be improved. Therefore, it is useful for an apparatus that pursues spatial resolution such as a PET apparatus for small animals.
また、2層のDOI検出器の場合、同時計数された検出器同士を結ぶ線(LOR: Line Of Response)において同じLORを取る組み合わせは、図5に示すように4通りある。この4つのLORの組み合わせ毎にタイミング・キャリブレーションを行う方法を以下で説明する。なお、各DOIの判定については、発光減衰時間の違いを利用した波形弁別法を用いてもよいし、発光の光路の違いを利用した2次元位置情報を用いた弁別法を用いてもよい(参照文献1:田中栄一(浜松ホトニクス、元放医研)、菅野 巌(秋田脳研)、“MIT Virtual Museum PET text14”、[online]、ACADEMIA、インターネット< URL : http://www.ricoh.co.jp/net-messena/ACADEMIA/JAMIT/MITVM/PET/TANAKA04/text14.html>、参照文献2:村山 秀雄(放射線医学総合研究所・分子イメージング研究センター)、“次世代PET装置の開発―現状と今後の展開―”、[online]、社団法人 日本放射線技術学会、日本放射線技術学会雑誌、インターネット<http://www.jstage.jst.go.jp/article/jjrt/62/6/62_786/_article/-char/ja>)。 In the case of a two-layer DOI detector, as shown in FIG. 5, there are four combinations that take the same LOR in a line (LOR: Line Of Response) connecting the simultaneously counted detectors. A method for performing timing calibration for each combination of the four LORs will be described below. For the determination of each DOI, a waveform discrimination method using a difference in light emission decay time may be used, or a discrimination method using two-dimensional position information using a difference in light path of light emission may be used ( Reference 1: Eiichi Tanaka (Hamamatsu Photonics, former National Institute of Radiological Sciences), Atsushi Kanno (Akita Brain Research Institute), “MIT Virtual Museum PET text14”, [online], ACADEMIA, Internet <URL: http://www.ricoh.co. jp / net-messena / ACADEMIA / JAMIT / MITVM / PET / TANAKA04 / text14.html>, Reference 2: Hideo Murayama (National Institute of Radiological Sciences, Molecular Imaging Center), “Development of Next-Generation PET Equipment—Current Status and Future development-", [online], Japan Society for Radiological Technology, Journal of Japanese Society for Radiological Technology, Internet <http://www.jstage.jst.go.jp/article/jjrt/62/6/62_786/_article / -char / en>).
次に、4つのLORの組み合わせ毎にタイミング・キャリブレーションを行う方法において、時間差情報算出部55やタイミング・キャリブレーション部56の具体的な機能について、図6〜図8を参照して説明する。図6は、タイミングヒストグラム(時間差分布)を得るまでの流れを示すフローチャートであり、図7は、シンチレータ群A−A層間のタイミングヒストグラムの模式図および実測図であり、図8は、エネルギスペクトラムの模式図と実測図およびエネルギウィンドウの設定例である。
Next, in the method of performing timing calibration for each combination of four LORs, specific functions of the time difference
同時計数の対象となる光子検出器32のうち、一方を「検出器1」とするとともに、他方を「検出器2」とする。後述する実施例2も含めて、本実施例1では、その同時計数事象として、「検出器1」で176Luが崩壊し、「検出器1」では自身が放出したβ線を検出し、「検出器2」ではその崩壊で発生したγ線を検出した場合の事象と、逆に「検出器2」で176Luが崩壊し、「検出器2」では自身が放出したβ線を検出し、「検出器1」ではその崩壊で発生したγ線を検出した場合の事象とを利用する。
Among the
説明を簡便にするために、「検出器1」と「検出器2」とは対向で60cm離れて設置されているとする。「検出器1」で検出されたときの検出時間をT1とするとともに、「検出器2」で検出されたときの検出時間をT2とする。特に、自己放射能を持つシンチレータ群Aにおいて「検出器1」で検出されたときの検出時間をTA1とするとともに、「検出器2」で検出されたときの検出時間をTA2とし、自己放射能を持たないシンチレータ群Bにおいて「検出器1」で検出されたときの検出時間をTB1とするとともに、「検出器2」で検出されたときの検出時間をTB2とする。
In order to simplify the explanation, it is assumed that “
(ステップS11)検出器1の出力・(ステップS21)検出器2の出力
シンチレータ群A−A層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合について説明すると、「検出器1」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し(ステップS11)、「検出器1」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出し、「検出器2」のシンチレータ群Aではその崩壊したγ線を検出する。逆に、「検出器2」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し(ステップS12)、「検出器2」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出し、「検出器1」のシンチレータ群Aではその崩壊したγ線を検出する。
(Step S11) Output of Detector 1 (Step S21) Output of
(ステップS12)検出時間・(ステップS22)検出時間
176Luが崩壊した時間と、自身が放出したβ線を検出した検出時間をほぼ同時とみなすと、すなわち176Luが崩壊したのとほぼ同時に自身が放出したβ線を検出したとすると、検出時間TA1で「検出器1」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し、同じく検出時間TA1で「検出器1」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出する(ステップS12)。放出された光子は30cmを1nsで飛行するので、「検出器2」のシンチレータ群Aまでは2nsほどの時間がかかって到達し、検出時間TA2で「検出器2」のシンチレータ群Aによって検出される。逆に、検出時間TA2で「検出器2」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し、同じく検出時間TA2で「検出器2」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出すると(ステップS22)、放出された光子は「検出器1」のシンチレータ群Aまでは2nsほどの時間がかかって到達し、検出時間TA1で「検出器1」のシンチレータ群Aによって検出される。
(Step S12) Detection time / (Step S22) Detection time
Assuming that the time when 176 Lu decays and the detection time when detecting the β-rays emitted by the 176 Lu are almost the same, that is, if the β-rays emitted by the 176 Lu itself are detected almost simultaneously, the detection time 176 Lu collapses in the scintillator group A of “
(ステップS3)検出時間差の算出
検出時間TA1を基準とした検出時間TA2の検出時間差(TA2−TA1)を求める。「検出器2」が「検出器1」に比べαだけ検出が遅い場合、「検出器1」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し、「検出器1」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出し、「検出器2」のシンチレータ群Aではその崩壊で発生したγ線を検出した場合の事象では、検出時間差(TA2−TA1)は(2ns+α)となる。逆に、「検出器2」のシンチレータ群Aで176Luが崩壊し、「検出器2」のシンチレータ群Aでは自身が放出したβ線を検出し、「検出器1」のシンチレータ群Aではその崩壊で発生したγ線を検出した場合の事象では、検出時間差(TA2−TA1)は(−2ns+α)となる。ここでは、検出時間TA1を基準とした検出時間TA2の検出時間差(TA2−TA1)を求めたが、検出時間TA2を基準とした検出時間TA1の検出時間差(TA1−TA2)を求めてもよい。
(Step S3) Calculation of Detection Time Difference A detection time difference (TA2−TA1) of the detection time TA2 with respect to the detection time TA1 is obtained. When “
(ステップS4)検出時間差データの蓄積
実際には、検出時間差(TA2−TA1)は拡がりを持つ。そこで、上述した事象についてサンプル数を増やして、検出時間差データを蓄積する。
(Step S4) Accumulation of Detection Time Difference Data Actually, the detection time difference (TA2−TA1) has a spread. Therefore, the detection time difference data is accumulated by increasing the number of samples for the above-described event.
(ステップS5)タイミングヒストグラムの作成
横軸を検出時間差(TA2−TA1),縦軸を計数(カウント)とした時間差分布(タイミングヒストグラム)は、図7に示す通りである。なお、図7(a)は模式図で、図7(b)は実測図である(検出時間差(TA2−TA1)=Δt[ns])。また、縦軸のカウントについては、図7(a)では「Count」で表記している。
(Step S5) Creation of Timing Histogram A time difference distribution (timing histogram) with the horizontal axis as the detection time difference (TA2−TA1) and the vertical axis as the count (count) is as shown in FIG. 7A is a schematic diagram, and FIG. 7B is an actual measurement diagram (detection time difference (TA2−TA1) = Δt [ns]). The vertical axis count is represented by “Count” in FIG.
以上のステップS11・ステップS12・ステップS3、あるいはステップS21・ステップS22・ステップS3までの処理については、光子検出器32からAD変換器53,エネルギウィンドウ部54(図2を参照)を経て行う。また、ステップS3〜S5の処理については、時間差情報算出部55(図2を参照)が行う。
The processes from step S11, step S12, step S3, or step S21, step S22, and step S3 are performed from the
このタイミングヒストグラムからも明らかなように、一部の光子は、(2ns+α)(図7(a)では[ns]で表記しているので「2+α」)あるいは(−2ns+α)(図7(a)では[ns]で表記しているので「−2+α」)から大きくはずれた検出時間差で検出されるが、大部分の光子は、(2ns+α)あるいは(−2ns+α)の近傍の検出時間差で検出される。したがって、(2ns+α)および(−2ns+α)において2つのピークを持ったヒストグラムが得られる。 As is clear from this timing histogram, some photons are (2 ns + α) (in FIG. 7 (a), it is expressed as [ns], so “2 + α”) or (−2 ns + α) (FIG. 7 (a)). In [ns], it is detected with a detection time difference greatly deviated from “−2 + α”), but most photons are detected with a detection time difference in the vicinity of (2 ns + α) or (−2 ns + α). . Therefore, a histogram having two peaks at (2 ns + α) and (−2 ns + α) is obtained.
時間的なズレであるαを求めるには、上述した2つのピークを検出(測定)するとともに、そのピークでの時間差(2ns+α)および(−2ns+α)を検出(測定)する。そして、その検出結果である各ピークでの時間差(2ns+α)および(−2ns+α)から、時間的平均α(={(2ns+α)+(−2ns+α)}/2)でαを求めることができる。なお、ピークが近接している場合などでは、図7のヒストグラムの重心を計算する方法を採用してもよい。 In order to obtain α which is a temporal shift, the above-described two peaks are detected (measured), and the time differences (2 ns + α) and (−2 ns + α) at the peaks are detected (measured). Then, from the time difference (2 ns + α) and (−2 ns + α) at each peak, which is the detection result, α can be obtained by a temporal average α (= {(2 ns + α) + (− 2 ns + α)} / 2). In the case where the peaks are close to each other, a method of calculating the center of gravity of the histogram in FIG. 7 may be employed.
以上の方法で、シンチレータ群A−A層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合での時間的なズレαを求めることができる。したがって、シンチレータ群A−A層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合には、タイミング・キャリブレーション部56(図1を参照)は、時間的なズレαを“0”にするタイミング・キャリブレーション(時間補正)を行う。シンチレータ群A−B層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合での検出時間差(TB2−TA1)を求める場合、シンチレータ群B−A層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合での検出時間差(TA2−TB1)を求める場合についても同様に求めれば、時間的なズレを求めることができ、タイミング・キャリブレーションを行うことができる。
With the above method, it is possible to obtain the temporal deviation α when the photon is detected by the “
また、本実施例1では、光子検出器32は、自己放射能を持つ結晶素子(LYSOで形成されたシンチレータ群A)と自己放射能を持たない結晶素子(GSOで形成されたシンチレータ群B)とから構成された2層のDOI検出器である。このように自己放射能を持たない結晶素子からなる場合には、自己放射能を持たない検出器同士で光子を検出する場合(すなわちシンチレータ群B−B層間で「検出器1」と「検出器2」とで光子をそれぞれ検出する場合)には、β−崩壊はシンチレータ群Aでしか起きないので、シンチレータ群B−B層間での時間的なズレを直接的に求めることができない。
In the first embodiment, the
しかし、上述したシンチレータ群A−A層間での検出時間差(TA2−TA1)、シンチレータ群A−B層間での検出時間差(TB2−TA1)およびシンチレータ群B−A層間での検出時間差(TA2−TB1)が求まっていれば、(TB2−TA1)+(TA2−TB1)−(TA2−TA1)=TB2−TB1とすることで、シンチレータ群B−B層間での検出時間差(TB2−TB1)を間接的に求めることができ、シンチレータ群B−B層間での時間的なズレを間接的に求めることができる。 However, the detection time difference between the scintillator groups A-A (TA2-TA1), the detection time difference between the scintillator groups A-B (TB2-TA1), and the detection time difference between the scintillator groups B-A (TA2-TB1). ), The detection time difference (TB2−TB1) between the scintillator groups BB is indirectly determined by setting (TB2−TA1) + (TA2−TB1) − (TA2−TA1) = TB2−TB1. Therefore, it is possible to indirectly determine the time shift between the scintillator groups BB.
当然、シンチレータ群Bが自己放射能を持つ場合でも、上述した既知の検出時間差を用いて検出時間差および時間的なズレを間接的に求めることができるし、もちろん、時間的なズレをタイミングヒストグラムから直接的に求めることもできる。 Naturally, even when the scintillator group B has self-radioactivity, the detection time difference and the temporal deviation can be indirectly obtained using the above-described known detection time difference. Of course, the temporal deviation can be obtained from the timing histogram. It can also be obtained directly.
さらに、タイミングヒストグラムを精度良く得るためには、上述したエネルギウィンドウ部54(図2を参照)をAD変換器53と時間差情報算出部55との間に設ければよい。本測定で欲しいのは、上述したようにβ線(最大エネルギ580KeV)と307KeVのγ線との同時計数である。そこで、例として、図8に示すような2つのエネルギウィンドウ(エネルギ幅)をエネルギウィンドウ部54は設定する。図8(a)は模式図で、図8(b)は実測図およびエネルギウィンドウの設定例である。1つは、β線用のエネルギウィンドウ(エネルギ幅)EW_1:400〜800KeV、もう1つはγ線用のエネルギウィンドウ(エネルギ幅)EW_2:200〜400KeVとする。EW_1は、図8に示すように、他の検出器からのγ線(307KeV)を取り出すためのエネルギウィンドウで、EW_2は、自己発光成分(β線とγ線)、すなわち自己放射能を持つ検出素子自身から放出された光子を検出する成分のためのエネルギウィンドウである。なお、このとき、エネルギウィンドウEW_2は200〜400KeVであるので、307KeVのγ線以外に202KeVのγ線もタイミングヒストグラムに含まれるが問題はない。
Furthermore, in order to obtain a timing histogram with high accuracy, the above-described energy window unit 54 (see FIG. 2) may be provided between the
そして、EW_1およびEW_2の同時計数のみを真のデータ(True)として使用することで、S/N比のよいタイミングヒストグラムを得ることができ、より精度の高いタイミング・キャリブレーション(時間補正)を行うことができる。 By using only the coincidence of EW_1 and EW_2 as true data (True), a timing histogram with a good S / N ratio can be obtained, and more accurate timing calibration (time correction) is performed. be able to.
上述したタイミング・キャリブレーション部56(図2を参照)によってタイミング・キャリブレーションを行い、一方の「検出器1」での検出時間と他方の「検出器2」での検出時間との間に生じた時間的なズレをなくした後に、放射性薬剤を被検体Mに投与して同時計数回路51で同時計数してPET−CT装置1による核医学診断を行う。キャリブレーション後において時間的なズレがないので、同時計数回路51で同時計数を正確に行うことができ、核医学診断を正確に行うことができる。
Timing calibration is performed by the above-described timing calibration unit 56 (see FIG. 2), and occurs between the detection time of one “
自己放射能を持つ結晶素子を検出素子として使用した場合には、上述したようにBack Groundが得られる。このBack Groundを活用すれば、タイミング・キャリブレーション(時間補正)を行うことが可能であるという知見を得た。そこで、上述の構成を備えた本実施例1に係るPET−CT装置1によれば、自己放射能を用いて時間補正を行うタイミング・キャリブレーション部56を備えることで、外部線源を使用しないでタイミング・キャリブレーション(時間補正)を行うことができる。
When a crystal element having self-radiation is used as a detection element, Back Ground is obtained as described above. We have found that this Back Ground can be used to perform timing calibration (time correction). Therefore, according to the PET-
なお、タイミング・キャリブレーションは、夜間などの測定のない時間帯に何も用意しないで測定だけを行うことができるので、従来に比べて非常に簡便に実施することができるという効果をも奏する。176Luは半減期378億年という超寿命核であるので、経年劣化を無視できる安定した放射線源であり、検出器の調整(例えばタイミング・キャリブレーション)や検出器の状態を測定するのにも適しているという効果をも奏する。また、検出器のジオメトリ(幾何学的な検出器の配置)や放射線強度が変化しないので、測定誤差を除いて極めて再現性の高い条件であり、誰が測定しても同じ精度でタイミング・キャリブレーションを行うことが容易であるという効果をも奏する。 In addition, since the timing calibration can be performed only without preparing anything in the time zone where there is no measurement such as at night, there is also an effect that it can be carried out very easily as compared with the conventional case. Since 176 Lu is a long-lived nucleus with a half-life of 37.8 billion years, it is a stable radiation source with negligible aging, and can also be used for detector adjustment (eg timing calibration) and detector status measurement. It also has the effect of being suitable. In addition, since the detector geometry (geometric detector arrangement) and radiation intensity do not change, the conditions are extremely reproducible except for measurement errors. There is also an effect that it is easy to perform.
本実施例1では、好ましくは、光子エネルギ幅(エネルギウィンドウ)を設定するエネルギウィンドウ部54を備え、そのエネルギウィンドウ部54で設定された光子エネルギ幅内における自己放射能を用いてタイミング・キャリブレーション部56はタイミング・キャリブレーションを行っている。所望のエネルギ幅(エネルギウィンドウ)を持った光子(本実施例1では、β線(最大エネルギ580KeV)と307KeVのγ線)のみを、エネルギウィンドウ部54で設定することで取り出すことができ、S/N比のよい時間分布(タイミングヒストグラム)を得ることができる。その結果、より精度の高いタイミング・キャリブレーション(時間補正)を行うことができる。
In the first embodiment, preferably, an
本実施例1では、光子検出器32は、相互作用を起こした深さ方向の光源位置を弁別するために深さ方向に結晶素子を積層して構成されたDOI検出器である。かかる検出器を使用することで、深さ方向の分解能を向上させ、かつタイミング・キャリブレーションを行うことができる。
In the first embodiment, the
本実施例1では、自己放射能を持つ結晶素子(LYSOで形成されたシンチレータ群A)は、β−崩壊を起こし、そのβ−崩壊に伴ったγ線を放出する核種を含んでおり、β−崩壊を起こした検出器自身でβ線を検出するとともに、別の検出器でβ−崩壊に伴ったγ線を検出し、β線の検出事象およびγ線の検出事象を用いてタイミング・キャリブレーション部56はタイミング・キャリブレーションを行っている。
In the present Example 1, the crystal element (scintillator group A formed of LYSO) having self-radiation includes a nuclide that causes β-decay and emits γ-rays accompanying the β-decay. -Β-rays are detected by the detector that caused the decay itself, and γ-rays associated with β-decay are detected by another detector, and the timing calibration is performed using the β-ray detection event and the γ-ray detection event. The
本実施例1では、光子検出器32は、自己放射能を持つ結晶素子(LYSOで形成されたシンチレータ群A)と自己放射能を持たない結晶素子(GSOで形成されたシンチレータ群B)とから構成されている。自己放射能を持たない結晶素子を含む場合には、自己放射能を持つ結晶素子と自己放射能を持たない結晶素子とから構成される検出器による検出事象に基づいて、自己放射能を持たない検出器同士(本実施例1ではシンチレータ群B−B層間)でのタイミング・キャリブレーションをタイミング・キャリブレーション部56は行うことが可能である。自己放射能を持つ結晶素子から構成される検出器を別の検出器と組み合わせて用いると、自己放射能を持つ検出器同士の補正データ(この場合には検出時間差(TA2−TA1))、および一方が自己放射能を持ち、他方が自己放射能を持たない検出器の補正データ(この場合には検出時間差(TB2−TA1)および(TA2−TB1))を求めることができ、それらの補正データを用いることで自己放射能を持たない検出器同士でのタイミング・キャリブレーションを行うことができる。
In the first embodiment, the
次に、図面を参照してこの発明の実施例2を説明する。
図9は、実施例2に係る実施例2に係るトランスミッション型のPET装置の側面図であり、図10は、実施例2に係るトランスミッション型のPET装置のブロック図である。本実施例2では、断層撮影装置として、核医学診断装置を例に採って説明するとともに、核医学診断装置として、PET (Positron Emission Tomography) 装置とトランスミッション装置とを組み合わせたトランスミッション型のPET装置を例に採って説明する。
Next,
FIG. 9 is a side view of a transmission-type PET apparatus according to the second embodiment, and FIG. 10 is a block diagram of the transmission-type PET apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, a nuclear medicine diagnosis apparatus will be described as an example of a tomography apparatus, and a transmission type PET apparatus in which a PET (Positron Emission Tomography) apparatus and a transmission apparatus are combined as a nuclear medicine diagnosis apparatus. An example will be described.
図9に示すように、本実施例2に係るトランスミッション型のPET装置1は、上述した実施例1と同様に、寝台2とPET装置3とを備えている。本実施例2では、上述した実施例1のX線CT装置4の替わりにトランスミッション装置7を備えている。PET装置3については、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
As illustrated in FIG. 9, the transmission-
トランスミッション装置7は、開口部71aを有したガントリ71を備えている。ガントリ71内には、被検体Mに投与する放射性薬剤、すなわち放射性同位元素(RI)と同種の放射線(本実施例2では光子)を照射させる線源72と、被検体Mを透過した光子を検出するトランスミッション検出器73とを配設している。モータ(図示省略)の駆動によってガントリ71内で線源72を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる。トランスミッション検出器73については被検体Mの体軸の軸心周りにリング状に配設しており、静止させている。もちろん、線源72と同様に、トランスミッション検出器73を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させてもよい。
The
図9(a)では、PET装置3のガントリ31とトランスミッション装置7のガントリ71とを互いに別体としたが、上述した実施例1と同様に、図9(b)に示すように、一体型に構成してもよい。
In FIG. 9A, the
続いて、トランスミッション型のPET装置1のブロック図について説明する。図10に示すように、トランスミッション型のPET装置1は、上述した寝台2やPET装置3やトランスミッション装置7の他に、コンソール6を備えている。PET装置3およびコンソール6のブロック図については、データ収集部61を除けば、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
Next, a block diagram of the transmission
トランスミッションデータ収集部74は、トランスミッション検出器73で検出された光子に基づいて光子吸収係数の分布データをトランスミッションデータ(吸収補正データ)として収集する。トランスミッションデータ収集部74で収集されたトランスミッションデータをデータ収集部61に送り込む。
The transmission
データ収集部61は、同時計数回路51で同時計数されて収集されたPETデータに、トランスミッションデータ収集部77で収集されたトランスミッションデータを作用させて、被検体Mの体内での光子の吸収を考慮した投影データに補正する。すなわち、トランスミッションデータをPETデータに作用させてPETデータの吸収補正を行う。データ収集部61は、吸収補正された投影データを再構成して断層画像を生成する。
The
実施例1でも述べたように、被検体Mに放射性薬剤を投与して、同時計数回路51は、光子検出器32で検出された光子に基づく画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部61に送り込む。一方、線源72を回転させながら線源72から被検体Mに光子を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過した光子をトランスミッション検出器73が電気信号に変換することで光子を検出する。トランスミッション検出器73で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてトランスミッションデータ収集部74に送り込む。トランスミッションデータ収集部74は、送り込まれた画像情報に基づいてトランスミッションデータ(吸収補正データ)を求める。トランスミッションデータ収集部74は、光子またはX線の吸収係数とエネルギとの関係を表す演算を利用することで、CT用の投影データ、すなわちX線吸収係数の分布データを光子吸収係数の分布データに変換して、光子吸収係数の分布データをトランスミッションデータ(吸収補正データ)として収集する。トランスミッションデータ収集部77は、トランスミッションデータをデータ収集部61に送り込む。
As described in the first embodiment, the radiopharmaceutical is administered to the subject M, and the
データ収集部61は、PETデータの吸収補正を行って、画像再構成部62に送り込み、送り込まれた吸収補正後の投影データを画像再構成部62は再構成して、被検体Mの体内での光子の吸収を考慮した断層画像を生成する。
The
なお、実施例1のX線CT装置4の替わりにトランスミッション装置7を本実施例2で備えた構成以外は、エネルギウィンドウ部54、時間差情報算出部55およびタイミング・キャリブレーション部56については、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
The
また、実施例1のX線CT装置4の替わりにトランスミッション装置7を本実施例2で備えた構成以外は、実施例2における作用・効果についても、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
Since the operation and effect in the second embodiment are the same as those in the first embodiment except that the
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例1では、PET装置とX線CT装置とを組み合わせた装置を例に採って説明し、上述した実施例2では、PET装置とトランスミッション装置とを組み合わせた装置を例に採って説明したが、PET装置単体に適用してもよい。特に、この発明では、外部線源を必要としなくてもタイミング・キャリブレーションを行うことができるという効果を奏するので、上述した実施例2のような外部線源が必要でない。もちろん、上述した実施例2のように外部線源を備えてもかまわない。 (1) In the first embodiment described above, a description will be given by taking as an example a device that combines a PET device and an X-ray CT device. In the second embodiment described above, a device that combines a PET device and a transmission device will be described as an example. However, the present invention may be applied to a single PET apparatus. In particular, the present invention has an effect that the timing calibration can be performed without the need for an external radiation source. Therefore, the external radiation source as in the second embodiment described above is not necessary. Of course, an external radiation source may be provided as in the second embodiment.
(2)上述した各実施例では、断層撮影装置として、核医学診断装置を例に採って説明したが、単にタイミング・キャリブレーションのみを行う断層撮影装置に適用してもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, the nuclear medicine diagnosis apparatus is described as an example of the tomography apparatus, but the present invention may be applied to a tomography apparatus that performs only timing calibration.
(3)上述した各実施例では、光子エネルギ幅(エネルギウィンドウ)を設定するエネルギ幅設定手段(各実施例ではエネルギウィンドウ部54)を備え、そのエネルギ幅設定手段(エネルギウィンドウ部54)で設定された光子エネルギ幅(エネルギウィンドウ)内における自己放射能を用いて時間補正手段(各実施例ではタイミング・キャリブレーション部56)は時間補正(タイミング・キャリブレーション)を行ったが、S/N比等を考慮しない、あるいはS/N比が充分に高い場合には、エネルギ幅設定手段(エネルギウィンドウ部54)を必ずしも備える必要はない。
(3) Each embodiment described above includes energy width setting means (
(4)上述した各実施例では、検出器は、相互作用を起こした深さ方向の光源位置を弁別するために深さ方向に結晶素子を積層して構成された検出器(すなわちDOI検出器)であったが、深さ方向の分解能を考慮しない、あるいは深さ方向の分解能が充分に高い場合には、必ずしもDOI検出器である必要はない。したがって、1種類の自己放射能を持つ結晶素子からなる検出器であってもよい。 (4) In each of the above-described embodiments, the detector is a detector (that is, a DOI detector) configured by stacking crystal elements in the depth direction in order to discriminate the position of the light source in the depth direction in which the interaction has occurred. However, if the resolution in the depth direction is not considered, or if the resolution in the depth direction is sufficiently high, it is not always necessary to be a DOI detector. Therefore, it may be a detector composed of a crystal element having one kind of self-radiation.
(5)上述した各実施例では、自己放射能を持つ結晶素子は、β−崩壊を起こし、そのβ−崩壊に伴ったγ線を放出する核種を含んでおり、β−崩壊を起こした検出器自身でβ線を検出するとともに、別の検出器でβ−崩壊に伴ったγ線を検出し、β線の検出事象およびγ線の検出事象を用いて時間補正手段(各実施例ではタイミング・キャリブレーション部56)は時間補正(タイミング・キャリブレーション)を行ったが、β−崩壊に限定されない。α−崩壊に適用してもよい。例えば、α−崩壊を起こす鉛(Pb)を含んだPWBからなる検出器に適用してもよい。 (5) In each of the embodiments described above, the self-radiating crystal element includes β-decay and includes a nuclide that emits γ-rays accompanying the β-decay. The detector itself detects β-rays, and another detector detects γ-rays associated with β-decay, and uses a β-ray detection event and a γ-ray detection event for time correction means (in each example, timing). The calibration unit 56) performs time correction (timing calibration), but is not limited to β-decay. It may be applied to α-decay. For example, the present invention may be applied to a detector made of PWB containing lead (Pb) that causes α-decay.
(6)上述した各実施例では、検出器は、自己放射能を持つ結晶素子(各実施例ではLYSOで形成されたシンチレータ群A)と自己放射能を持たない結晶素子(各実施例ではGSOで形成されたシンチレータ群B)とから構成されていたが、自己放射能を持つ結晶素子を含んだ検出器であれば、例えば、全て自己放射能を持つ結晶素子から構成されていてもよい。 (6) In each of the embodiments described above, the detector includes a crystal element having self-radiation (in each embodiment, a scintillator group A formed of LYSO) and a crystal element having no self-radiation (GSO in each embodiment). However, any detector including a self-radiating crystal element may be composed of, for example, a self-radiating crystal element.
(7)上述した各実施例では、自己放射能を持つ結晶素子であるシンチレータ群を入射側とし、自己放射能を持たない結晶素子であるシンチレータ群を光電子増倍管側に備えたが、逆であってもよい。また、3層以上のDOI検出器にも適用することができる。また、自己放射能を持つ結晶素子と自己放射能を持たない結晶素子とを各々の層毎に分離して形成したが、同じ層に自己放射能を持つ結晶素子と自己放射能を持たない結晶素子とを混在させてもよい。 (7) In each of the above-described embodiments, the scintillator group which is a crystal element having self-radiation is provided on the incident side, and the scintillator group which is a crystal element having no self-radiation is provided on the photomultiplier tube side. It may be. It can also be applied to a DOI detector having three or more layers. In addition, a crystal element having self-radiation and a crystal element having no self-radiation are formed separately for each layer. You may mix an element.
(8)上述した各実施例では、自己放射能を持つ結晶素子としてLYSOを例に採るとともに、自己放射能を持たない結晶素子としてGSOを採って説明したが、これらに限定されない。例えば、176Luを含む結晶素子として、LSOやLGSOを用いてもよいし、Luを含むGSOを用いてもよい。また、自己放射能を持つ結晶素子の形態については、Luを含むGSOなどのように、自己放射能(例えばLu)が添加された物質からなる薄膜状のテープを、自己放射能を持たない結晶素子(例えばGSO)に貼り付ける形態であってもよいし、自己放射能(例えばLu)が添加された物質からなる塗布剤を、自己放射能を持たない結晶素子(例えばGSO)に貼り付ける形態であってもよい。 (8) In each of the above-described embodiments, LYSO is taken as an example of a crystal element having self-radiation, and GSO is taken as a crystal element having no self-radiation, but the present invention is not limited thereto. For example, as a crystal element containing 176 Lu, LSO or LGSO may be used, or GSO containing Lu may be used. As for the form of the crystal element having self-radioactivity, a thin film tape made of a substance to which self-radioactivity (for example, Lu) is added, such as GSO containing Lu, is used as a crystal having no self-radioactivity. It may be in a form to be affixed to an element (for example, GSO) or a form in which a coating agent made of a substance to which self-radioactivity (for example, Lu) is added is affixed to a crystal element (for example, GSO) that does not have self-radiation. It may be.
1 … PET−CT装置、トランスミッション型のPET装置
3 … PET装置
32 … 光子検出器
54 … エネルギウィンドウ部
56 … タイミング・キャリブレーション部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008133238A JP5024182B2 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Tomography equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008133238A JP5024182B2 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Tomography equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009281816A JP2009281816A (en) | 2009-12-03 |
JP5024182B2 true JP5024182B2 (en) | 2012-09-12 |
Family
ID=41452425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008133238A Expired - Fee Related JP5024182B2 (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Tomography equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5024182B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2573588B1 (en) * | 2010-05-18 | 2017-09-27 | Shimadzu Corporation | Positron ct apparatus and timing correction method |
JP2011252860A (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Toshiba Corp | Radiation imaging apparatus, method and program |
US8957362B2 (en) | 2012-10-19 | 2015-02-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Determining relative timing offset in different electronic pathways using internal signals |
US8796637B1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-08-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Timing calibration for time-of-flight (TOF) PET using positron-emitting isotopes and annihilation targets |
JP6497803B2 (en) * | 2014-12-26 | 2019-04-10 | 国立大学法人信州大学 | Scintillation type radiation measuring method and radiation measuring apparatus |
JP6873739B2 (en) * | 2017-02-24 | 2021-05-19 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | X-ray computed tomography equipment and X-ray detector |
US10436915B2 (en) | 2017-09-20 | 2019-10-08 | Canon Medical Systems Corporation | Medical image diagnosis apparatus |
WO2021238929A1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-12-02 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | State detection method and system for imaging device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7709801B2 (en) * | 2005-10-04 | 2010-05-04 | Shimadzu Corporation | Nuclear medicine diagnosis equipment |
JP4877766B2 (en) * | 2006-08-25 | 2012-02-15 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | Positron emission tomography imaging apparatus and radiation detector |
JP5126049B2 (en) * | 2007-12-28 | 2013-01-23 | 株式会社島津製作所 | Nuclear medicine diagnosis apparatus, morphological tomography diagnosis apparatus, nuclear medicine data calculation processing method, and morphological tomography image calculation processing method |
-
2008
- 2008-05-21 JP JP2008133238A patent/JP5024182B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009281816A (en) | 2009-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108139491B (en) | Radiation detector for combined detection of low-energy and high-energy radiation quanta | |
JP6854805B2 (en) | Hybrid PET / CT imaging detector | |
JP5024182B2 (en) | Tomography equipment | |
KR100991640B1 (en) | Nuclear medical diagnostic device, form tomography diagnostic device, data arithmetic processing method for nuclear medicine, and form tomogram image processing method | |
CA2252993C (en) | Detector assembly for multi-modality scanners | |
JP5148066B2 (en) | Nuclear medicine equipment | |
JP5824773B2 (en) | Matrix apparatus and method for measuring position and time of gamma quantum reaction, and method of using said apparatus for measuring position and time of gamma quantum reaction in positron emission tomography | |
Jarritt et al. | PET imaging using gamma camera systems: a review | |
JP2005140783A (en) | Detector module | |
JP4737292B2 (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
JP5126049B2 (en) | Nuclear medicine diagnosis apparatus, morphological tomography diagnosis apparatus, nuclear medicine data calculation processing method, and morphological tomography image calculation processing method | |
JP2008309683A (en) | Nuclear medicine diagnostic device | |
US20230375727A1 (en) | Combined imaging detector and imaging system | |
JP4893950B2 (en) | Radioactivity absolute measurement method, radiation detector assembly detection efficiency determination method, and radiation measurement apparatus calibration method | |
JP2006284346A (en) | Radiation tomographic device | |
Krishnamoorthy et al. | PET physics and instrumentation | |
JP4003978B2 (en) | Positron emission tomography apparatus and control method for attenuation correction of emission data in positron emission tomography apparatus | |
JP2010243395A (en) | X ray-gamma ray imaging device | |
JP3979599B2 (en) | Nuclear medicine imaging device | |
Townsend et al. | The ECAT ART scanner for Positron Emission Tomography: 1. Improvements in performance characteristics | |
JP4814808B2 (en) | Nuclear medicine imaging device | |
WO2024048515A1 (en) | Image acquisition device and image acquisition method | |
JP4997603B2 (en) | Method and apparatus for improving the sensitivity of positron images | |
Peterson | SPECT Imaging using Pinhole Collimation: System Design and Simulation Studies for Pre-Clinical and Clinical Imaging | |
Brasse et al. | Instrumentation Challenges in (S) PE (C) T Systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120604 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5024182 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |