JP5126049B2 - Nuclear medicine diagnosis apparatus, morphological tomography diagnosis apparatus, nuclear medicine data calculation processing method, and morphological tomography image calculation processing method - Google Patents
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Description
この発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて被検体の核医学用データあるいは形態断層画像を求める核医学診断装置、形態断層撮影診断装置、核医学用データ演算処理方法および形態断層画像演算処理方法に関する。 The present invention relates to a nuclear medicine diagnostic apparatus, a morphological tomography diagnostic apparatus, and a nuclear medicine data calculation processing method for obtaining nuclear medicine data or a morphological tomographic image of a subject based on radiation generated from a subject administered with a radiopharmaceutical. And a morphological tomographic image processing method.
上述した核医学診断装置、すなわちECT(Emission Computed Tomography)装置として、PET(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。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γ線を検出して複数個の検出器でγ線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 the above-described nuclear medicine diagnosis apparatus, that is, an ECT (Emission Computed Tomography) apparatus, a PET (Positron Emission Tomography) apparatus will be described as an example. The PET apparatus detects a plurality of gamma rays generated by annihilation of positrons, that is, positrons, and reconstructs a tomographic image of a subject only when the gamma rays are simultaneously detected by a plurality of detectors. It is configured.
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γ線を多数の検出素子(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γ線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γ線として計数し、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(例えば、特許文献1、2参照)。
Specifically, a radiopharmaceutical containing a positron emitting nuclide is administered into a subject, and a 511 KeV pair annihilation gamma ray released from the administered subject consists of a group of a number of detection elements (for example, scintillators). Detect with a detector. And if γ-rays are detected at the same time by two detectors within a certain period of time, they are counted as a pair of annihilation γ-rays, and the point of occurrence of pair annihilation is on the straight line of the detected detector pair Is identified. By accumulating such coincidence information and performing reconstruction processing, a positron emission nuclide distribution image (ie, a tomographic image) is obtained (see, for example,
核医学診断における定量性の維持、画質の維持のためには、上述した同時計数情報のデータ(『エミッションデータ』とも呼ばれる)を吸収補正することが必須である。PET装置での同時計数データの吸収は、γ線が被検体を通過するパス(経路)に依存し、γ線の発生点(ポジトロンの対消滅発生地点)に依存しない。したがって、通常は、放射性薬剤と同種の放射線(この場合γ線)を照射させる外部線源を用いる。そして、外部線源から照射されて被検体を透過したγ線に基づいた形態情報(『トランスミッションデータ』とも呼ばれる)として、透過率の逆数、あるいは吸収係数マップから得られる吸収補正値をエミッション投影データに乗ずることで吸収補正することができる。最近では、外部線源の代わりにPET装置と一体化したX線CT装置(PET−CT装置)から得られた形態情報を吸収係数マップに変換して、吸収補正に利用する手法も採られている。 In order to maintain quantitativeness and maintain image quality in nuclear medicine diagnosis, it is essential to absorb and correct the coincidence count information data (also referred to as “emission data”). The absorption of coincidence data in the PET apparatus depends on the path (path) through which the γ-ray passes through the subject, and does not depend on the generation point of γ-ray (positron annihilation generation point). Therefore, usually, an external radiation source that irradiates the same kind of radiation as the radiopharmaceutical (in this case, gamma rays) is used. Then, as the morphological information (also called “transmission data”) based on the γ-rays irradiated from the external radiation source and transmitted through the subject, the reciprocal of the transmittance or the absorption correction value obtained from the absorption coefficient map is used as the emission projection data. Absorption correction can be performed by multiplying by. Recently, a technique has been adopted in which morphological information obtained from an X-ray CT apparatus (PET-CT apparatus) integrated with a PET apparatus instead of an external radiation source is converted into an absorption coefficient map and used for absorption correction. Yes.
しかしながら、外部線源などの実装などが困難な場合で、かつ被検体内部を均一な吸収体として仮定できる場合には、エミッションデータや画像から被検体の輪郭を推定し、内部を均一な吸収体と仮定して吸収補正する手法も採られている(例えば、非特許文献1参照)。 However, when it is difficult to mount an external radiation source, etc., and the inside of the subject can be assumed to be a uniform absorber, the contour of the subject is estimated from the emission data and images, and the inside is a uniform absorber. It is also assumed that absorption correction is performed (see, for example, Non-Patent Document 1).
一方で、近年、特に高分解能PET用開発においては、検出器を構成するシンチレータとして、シンチレータで放射線から光に変換される際での発光量の多さ、発光減衰時間の短さ、γ線阻止能の高さという特性のバランスの良さからLu−176を含むシンチレータ(LSO,LYSO,LGSO等)が用いられるようになってきている。これらの特性は、それぞれ高分解能化(シンチレータの小型化)が可能、高計数率特性化(イベント処理の高速化)、高感度化(γ線を検出する確率が高い)というPET装置の性能そのものを左右する根本となる。 On the other hand, in recent years, particularly in the development for high-resolution PET, as a scintillator constituting the detector, the amount of light emission when the scintillator converts radiation to light, the short emission decay time, and the prevention of γ rays A scintillator (LSO, LYSO, LGSO, etc.) containing Lu-176 has come to be used because of a good balance of characteristics such as high performance. Each of these characteristics can be improved in resolution (scintillator downsizing), high count rate characteristics (high-speed event processing), and high sensitivity (high probability of detecting γ rays). It will be the basis that influences.
しかしながら、Lu−176という元素は、そのものが放射性物質であり、β崩壊(99.9%、最大596KeV)に続き、3つのγ崩壊(300KeV、94%、202KeV、78%、88KeV、15%)が同時に起きるので、これらの放射線のうち、任意の複数(2つ以上)の放射線が同時計数される場合が存在する。この同時計数は、「偶発同時計数」として差し引くことができない。しかし、PET収集では散乱成分などの低エネルギーバックグラウンドを取り除くために、通常では、エネルギー下限しきい値(300~400KeV)を設けている(例えば、非特許文献2,3参照)。そして、検出対象としている陽電子(すなわち放射性薬剤)からのγ線(511KeV)以外を除去している。Lu−176の自己放射能については、このエネルギーしきい値を400KeV程度に設定することで殆ど無視できるレベルに抑えることが可能と報告されている。このように、Lu−176の自己放射能はバックグラウンドノイズとなり得るので、その成分を抑制することが従来の主な課題となっている。
However, the element called Lu-176 itself is a radioactive substance, followed by β decay (99.9%, maximum 596 KeV), followed by three gamma decays (300 KeV, 94%, 202 KeV, 78%, 88 KeV, 15%). Since this occurs, there are cases where any plural (two or more) of these radiations are counted simultaneously. This coincidence count cannot be subtracted as an “accidental coincidence count”. However, in PET collection, in order to remove a low energy background such as a scattering component, an energy lower limit threshold (300 to 400 KeV) is usually provided (see, for example, Non-Patent
一方、同時計数の際にはその自己放射能を抑制する必要があるが、その自己放射能を用いた検出器(光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)や電気回路も含む)のデイリーチェックを行う手法なども提案されている(非特許文献4参照)。
上述したような外部線源やX線CT画像を用いた従来の吸収補正法は高精度かつ有効である。しかしながら、感度・空間分解能の向上を目的として検出器を被検体に近接する場合、コリメートされた外部線源やそれを回転させる機構(線源回転機構)などを実装するための空間が確保できない場合がある。また、乳がん検出のためのマンモグラムに適用したマンモPET装置の場合には、被検体の身体(乳房)と検出器とをできる限り近接させる必要がある。このような場合で被検体内部を均一な吸収体としてみなせる場合には、上述したようにエミッションデータや画像から被検体の輪郭を抽出して、内部を一様な吸収体とみなすことで吸収補正を行う手法が採られる。しかし、被検体の辺縁部(エッジ)の放射能集積が極めて少ない場合などは輪郭を抽出することができず輪郭抽出の精度が劣化する。また、被検体の辺縁部の分布に極端な偏りがある場合も、輪郭抽出の精度が劣化する可能性がある。このように放射性薬剤の集積状況によっては安定した輪郭情報を得ることができずに、安定した吸収補正を行うことができない。 The conventional absorption correction method using an external radiation source or an X-ray CT image as described above is highly accurate and effective. However, when the detector is close to the subject for the purpose of improving sensitivity and spatial resolution, it is not possible to secure a space for mounting a collimated external radiation source or a mechanism for rotating it (radiation source rotation mechanism). There is. In the case of a mammographic PET apparatus applied to a mammogram for breast cancer detection, it is necessary to bring the body (breast) of the subject and the detector as close as possible. In such a case, if the inside of the subject can be regarded as a uniform absorber, absorption correction is performed by extracting the contour of the subject from the emission data or image as described above and regarding the inside as a uniform absorber. The method of doing is taken. However, when the radioactivity accumulation at the edge (edge) of the subject is extremely small, the contour cannot be extracted, and the accuracy of contour extraction deteriorates. In addition, the accuracy of contour extraction may deteriorate even when there is an extreme deviation in the distribution of the edge of the subject. Thus, depending on the accumulation state of the radiopharmaceutical, stable contour information cannot be obtained, and stable absorption correction cannot be performed.
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、安定した吸収補正を行うことができ、核医学用データ処理・診断もしくは形態情報の把握に利用可能な形態断層画像を取得することができる核医学診断装置、形態断層撮影診断装置、核医学用データ演算処理方法および形態断層画像演算処理方法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 can acquire a morphological tomographic image that can perform stable absorption correction and can be used for data processing / diagnosis for nuclear medicine or grasping of morphological information. It is an object of the present invention to provide a nuclear medicine diagnostic apparatus, a morphological tomography diagnostic apparatus, a nuclear medicine data calculation processing method, and a morphological tomographic image calculation processing method.
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、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置であって、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段と、前記被検体がない状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータとして収集するブランクデータ収集手段と、前記被検体がある状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータとして収集するトランスミッションデータ収集手段と、前記放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線を前記放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをエミッションデータとして収集するエミッションデータ収集手段と、前記ブランクデータ収集手段で収集されたブランクデータおよび前記トランスミッションデータ収集手段で収集されたトランスミッションデータの双方、またはトランスミッションデータのみに基づいて被検体の吸収補正データを求める吸収補正データ算出手段と、その吸収補正データを用いて前記エミッションデータ収集手段で収集されたエミッションデータの吸収補正を行って、吸収補正されたデータを前記核医学用データとして最終的に求める吸収補正手段と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]請求項1に記載の発明によれば、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段を備える。被検体がない状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータ収集手段はブランクデータとして収集する。一方、被検体がある状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータ収集手段はトランスミッションデータとして収集する。また、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線を上述した放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをエミッションデータ収集手段はエミッションデータとして収集する。上述したブランクデータ収集手段で収集されたブランクデータおよび上述したトランスミッションデータ収集手段で収集されたトランスミッションデータの双方、またはトランスミッションデータのみに基づいて被検体の有無による放射線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体の吸収補正データを吸収補正データ算出手段は求めることが可能となる。その吸収補正データを用いて上述したエミッションデータ収集手段で収集されたエミッションデータの吸収補正を吸収補正手段は行って、吸収補正されたデータを核医学用データとして最終的に求める。このように、Lu−176などに代表される自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)によって得られたバックグラウンドデータは本来であれば棄却されるが、そのバックグラウンドデータを逆に利用して、吸収補正データに供する。このように吸収補正データに供することで、外部線源等を必要以上に実装する必要がなく放射線検出手段を被検体に近接させることができ、エミッションデータから得られる形態情報を必要以上に使用する必要がなく、安定した吸収補正を行うことができる。 [Operation / Effect] According to the first aspect of the present invention, the radiation detecting means comprising the element that simultaneously emits a plurality of radiations is provided. In the absence of the subject, one of the radiations emitted by the element described above is counted by the radiation detection means itself containing the element, and the other is counted by another radiation detection means, thereby simultaneously counting the simultaneous counts. The counting data is collected as blank data by the blank data collecting means. On the other hand, in a state where the subject is present, one of the radiations emitted by the above-described element is counted by the radiation detection means itself containing the element and the other is counted by another radiation detection means, thereby being simultaneously counted. The transmission data collection means collects the coincidence data as transmission data. In addition, by counting the radiation generated from the subject to which the radiopharmaceutical has been administered by the radiation detection means described above, the emission data collection means collects the simultaneously counted coincidence data as emission data. The degree of radiation absorption (including transmission) depending on the presence or absence of the subject based on both the blank data collected by the blank data collection means and the transmission data collected by the transmission data collection means , or only the transmission data. Thus, the absorption correction data calculation means can obtain the absorption correction data of the subject. The absorption correction means performs absorption correction of the emission data collected by the above-described emission data collection means using the absorption correction data, and finally obtains the absorption-corrected data as nuclear medicine data. In this way, background data obtained by self-radioactivity (elements that simultaneously emit a plurality of radiations) typified by Lu-176 is rejected, but the background data is used in reverse. And used for absorption correction data. By using the absorption correction data in this way, it is not necessary to mount an external radiation source or the like more than necessary, the radiation detection means can be brought close to the subject, and the form information obtained from the emission data is used more than necessary. There is no need, and stable absorption correction can be performed.
また、自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)を含んで構成された放射線検出手段を用いてブランクデータを収集する場合には、この発明における形態断層撮影診断装置は、次のような構成を採ってもよい。 Moreover, when collecting blank data using the radiation detection means comprised including self-radioactivity (the element which discharge | releases several radiation simultaneously), the morphological tomography diagnostic apparatus in this invention is as follows. A configuration may be adopted.
すなわち、請求項2に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて被検体の形態断層画像を求める形態断層撮影診断装置であって、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段と、前記被検体がない状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータとして収集するブランクデータ収集手段と、前記被検体がある状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータとして収集するトランスミッションデータ収集手段と、前記ブランクデータ収集手段で収集されたブランクデータおよび前記トランスミッションデータ収集手段で収集されたトランスミッションデータに基づいて被検体の透視像を取得する透視像取得手段と、その透視像を再構成して被検体の形態断層画像を取得する形態断層画像取得手段とを備えることを特徴とするものである。
That is, the invention according to
[作用・効果]請求項2に記載の発明によれば、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段を備える。被検体がない状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータ収集手段はブランクデータとして収集する。一方、被検体がある状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータ収集手段はトランスミッションデータとして収集する。上述したブランクデータ収集手段で収集されたブランクデータおよび上述したトランスミッションデータ収集手段で収集されたトランスミッションデータに基づいて被検体の有無による放射線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体の透視像を透視像取得手段は取得することが可能となる。そして、その透視像を再構成して形態断層画像を取得する。このように、Lu−176などに代表される自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)によって得られたバックグラウンドデータは本来であれば棄却されるが、そのバックグラウンドデータを逆に利用して、核医学用データ処理・診断、もしくは形態情報の把握に利用可能な形態断層画像を取得することができる。 [Operation / Effect] According to the second aspect of the present invention, the radiation detecting means comprising the element that simultaneously emits a plurality of radiations is provided. In the absence of the subject, one of the radiations emitted by the element described above is counted by the radiation detection means itself containing the element, and the other is counted by another radiation detection means, thereby simultaneously counting the simultaneous counts. The counting data is collected as blank data by the blank data collecting means. On the other hand, in a state where the subject is present, one of the radiations emitted by the above-described element is counted by the radiation detection means itself containing the element and the other is counted by another radiation detection means, thereby being simultaneously counted. The transmission data collection means collects the coincidence data as transmission data. Based on the blank data collected by the blank data collection means described above and the transmission data collected by the transmission data collection means described above, the degree of radiation absorption (including transmission) depending on the presence or absence of the subject is known, and the subject is seen through. The fluoroscopic image acquisition means can acquire the image. Then, the perspective image is reconstructed to obtain a morphological tomographic image. In this way, background data obtained by self-radioactivity (elements that simultaneously emit a plurality of radiations) typified by Lu-176 is rejected, but the background data is used in reverse. Thus, a morphological tomographic image that can be used for data processing / diagnosis for nuclear medicine or grasping of morphological information can be acquired.
また、請求項17に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づく被検体の核医学用データに対して演算処理を行う核医学用データ演算処理方法であって、(1)前記被検体がない状態で、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段自身で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方を計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータとして収集する工程と、(2)前記被検体がある状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータとして収集する工程と、(3)前記放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線を前記放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをエミッションデータとして収集する工程と、(4)前記ブランクデータおよび前記トランスミッションデータの双方、またはトランスミッションデータのみに基づいて被検体の吸収補正データを求める工程と、(5)その吸収補正データを用いて前記エミッションデータの吸収補正を行う工程とを備え、吸収補正されたデータを前記核医学用データとして最終的に求める前記(1)〜(5)の工程の演算処理を行うことを特徴とするものである。 The invention according to claim 17 is a nuclear medicine data arithmetic processing method for performing arithmetic processing on nuclear medicine data of a subject based on radiation generated from a subject administered with a radiopharmaceutical, (1) In the absence of the subject, the radiation detection means itself comprising an element that simultaneously emits a plurality of radiations counts one of the radiations emitted by the element and the other as another A step of collecting coincidence data simultaneously counted as blank data by counting with a radiation detection means; and (2) one of the radiations emitted by the element in the state where the subject is present. In addition to counting by the radiation detection means itself including the other, and counting the other by another radiation detection means, the simultaneously counted simultaneous count data is collected as transmission data And (3) collecting simultaneously generated count data as emission data by counting radiation generated from the subject to which the radiopharmaceutical has been administered by the radiation detection means, and (4) A step of obtaining the absorption correction data of the subject based on both the blank data and the transmission data or only the transmission data , and (5) a step of performing absorption correction of the emission data using the absorption correction data. The calculation process of the steps (1) to (5) for finally obtaining the absorption-corrected data as the nuclear medicine data is performed.
[作用・効果]請求項17に記載の発明によれば、被検体がない状態で、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段自身で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方を計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データを(1)の工程ではブランクデータとして収集する。一方、被検体がある状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データを(2)の工程ではトランスミッションデータとして収集する。また、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線を上述した放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データを(3)の工程ではエミッションデータとして収集する。上述したブランクデータおよび上述したトランスミッションデータの双方、またはトランスミッションデータのみに基づいて被検体の有無による放射線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体の吸収補正データを(4)の工程では求めることが可能となる。その吸収補正データを用いて(5)の工程ではエミッションデータの吸収補正を行って、吸収補正されたデータを核医学用データとして最終的に求める。かかる(1)〜(5)の工程の演算処理を核医学用データに対して行うことになる。このように、複数の放射線を同時に放出する元素によって得られたバックグラウンドデータを逆に利用して、吸収補正データに供することで、安定した吸収補正を行うことができる。 [Operation / Effect] According to the invention described in claim 17, radiation detection means itself configured to include an element that simultaneously emits a plurality of radiations in the absence of a subject is emitted by the above-described elements. By counting one of the radiations and counting the other by another radiation detection means, the simultaneously counted coincidence data is collected as blank data in the step (1). On the other hand, in a state where the subject is present, one of the radiations emitted by the above-described element is counted by the radiation detection means itself containing the element and the other is counted by another radiation detection means, thereby being simultaneously counted. The coincidence data is collected as transmission data in the step (2). Further, by counting the radiation generated from the subject to which the radiopharmaceutical has been administered by the above-described radiation detection means, the coincidence count data is collected as emission data in the step (3). Based on both the blank data and the transmission data described above , or the transmission data alone , the degree of radiation absorption (including transmission) depending on the presence or absence of the subject can be determined. It can be obtained. Using the absorption correction data, in step (5), the emission data is subjected to absorption correction, and the absorption-corrected data is finally obtained as nuclear medicine data. The arithmetic processing in the steps (1) to (5) is performed on nuclear medicine data. As described above, by using the background data obtained by the elements that simultaneously emit a plurality of radiations and using the data as absorption correction data, stable absorption correction can be performed.
また、自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)を含んで構成された放射線検出手段を用いてブランクデータを収集する場合には、この発明における形態断層画像演算処理方法は、次のような構成を採ってもよい。 When blank data is collected using radiation detecting means configured to include self-radioactivity (elements that simultaneously emit a plurality of radiations), the morphological tomographic image calculation processing method according to the present invention is as follows. A simple configuration may be adopted.
すなわち、請求項18に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づく被検体の形態断層画像に対して演算処理を行う形態断層画像演算処理方法において、(1)前記被検体がない状態で、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段自身で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方を計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをブランクデータとして収集する工程と、(2)前記被検体がある状態で、前記元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データをトランスミッションデータとして収集する工程と、(6)前記ブランクデータおよび前記トランスミッションデータに基づいて被検体の透視像を取得する工程とを備え、取得された被検体の透視像を再構成して前記形態断層画像を求める前記(1),(2),(6)の工程の演算処理を行うことを特徴とするものである。
That is, the invention according to
[作用・効果]請求項18に記載の発明によれば、被検体がない状態で、複数の放射線を同時に放出する元素を含んで構成された放射線検出手段自身で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方を計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データを(1)の工程ではではブランクデータとして収集する。一方、被検体がある状態で、上述した元素によって放出された放射線のうちの一方をその元素を含む放射線検出手段自身で計数するとともに他方を別の放射線検出手段で計数することで、同時計数された同時計数データを(2)の工程ではトランスミッションデータとして収集する。上述したブランクデータおよび上述したトランスミッションデータに基づいて被検体の有無による放射線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体の透視像を(6)の工程では取得することが可能となる。そして、その透視像を再構成して形態断層画像を取得する。かかる(1),(2),(6)の工程の演算処理を行うことになる。このように、複数の放射線を同時に放出する元素によって得られたバックグラウンドデータを逆に利用して、核医学用データ処理・診断、もしくは形態情報の把握に利用可能な形態断層画像を取得することができる。
[Operation / Effect] According to the invention described in
上述した発明において、ブランクデータおよびトランスミッションデータの双方、またはトランスミッションデータのみに基づいて吸収補正データを求める具体的な一例としては、トランスミッションデータのみから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求めること(請求項3、19に記載の発明)や、トランスミッションデータとブランクデータとから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求めることが挙げられる(請求項4、20に記載の発明)。もちろん、他の具体的な一例として、上述した吸収係数マップを作成せずに、トランスミッションデータとブランクデータとの比から得られる被検体の透過率の逆数を求めることで吸収補正データを求めることも可能である(請求項10、26に記載の発明)。
In the above-described invention, as a specific example of obtaining the absorption correction data based on both the blank data and the transmission data , or only the transmission data, the contour of the subject is extracted only from the transmission data and the absorption coefficient map of the subject is extracted. To obtain absorption correction data (the invention according to
また、トランスミッションデータとブランクデータとから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求める一例(請求項4、20に記載の発明)では、具体的には、トランスミッションデータとブランクデータとの比、あるいはトランスミッションデータとブランクデータとの差分から被検体の輪郭を抽出する(請求項5、21に記載の発明)。
Further, in an example of obtaining the absorption correction data by extracting the contour of the subject from the transmission data and the blank data and creating the absorption coefficient map of the subject (inventions according to claims 4 and 20), specifically, Extracts the contour of the subject from the ratio between the transmission data and the blank data or the difference between the transmission data and the blank data (inventions according to
トランスミッションデータのみから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求める一例(請求項3、19に記載の発明)では、吸収係数マップは、内部を均一な吸収体とみなしたマップ(請求項6、22に記載の発明)であってもよいし、吸収係数マップは、内部を複数の吸収係数セグメントから構成される吸収体とみなしたマップであってもよい(請求項7、23に記載の発明)。後者のマップ(請求項7、23)の場合には、トランスミッションデータのみから被検体の輪郭および上述した吸収係数セグメントの基となる内部形状情報を抽出することになる。
In an example in which the absorption correction data is obtained by extracting the contour of the subject from only the transmission data and creating the absorption coefficient map of the subject (the inventions according to
同様に、トランスミッションデータとブランクデータとから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求める一例(請求項4、20に記載の発明)でも、吸収係数マップは、内部を均一な吸収体とみなしたマップであってもよいし(請求項6、22に記載の発明)、吸収係数マップは、内部を複数の吸収係数セグメントから構成される吸収体とみなしたマップであってもよい(請求項8、24に記載の発明)。後者のマップ(請求項8、24に記載の発明)の場合には、トランスミッションデータとブランクデータとから被検体の輪郭および上述した吸収係数セグメントの基となる内部形状情報を抽出することになる。
Similarly, the absorption coefficient can be obtained even in an example in which the absorption correction data is obtained by extracting the contour of the subject from the transmission data and the blank data and creating the absorption coefficient map of the subject (inventions according to claims 4 and 20). The map may be a map in which the inside is regarded as a uniform absorber (the invention according to
このように、後者のマップ(請求項7、8、23、24に記載の発明)の場合には、実際の被検体に即して、より正確な吸収係数マップを作成することができ、より正確な吸収補正を行うことができる。
Thus, in the case of the latter map (the invention described in
また、吸収係数マップは単独に限定されず、従来の輪郭抽出手法と組み合わせて輪郭抽出の精度を向上させればよい。例えば、被検体の輪郭を、上述したトランスミッションデータと上述したブランクデータの他に、エミッションデータも利用して抽出してもよい(請求項9、25に記載の発明)。
Further, the absorption coefficient map is not limited to a single one, and it is only necessary to improve the accuracy of contour extraction in combination with a conventional contour extraction method. For example, the contour of the subject may be extracted using emission data in addition to the transmission data and the blank data described above (the inventions according to
なお、上述した(2)の工程でのトランスミッションデータ収集と(3)の工程でのエミッションデータ収集とを別々に行ってもよいし、同時に行ってもよい。 Note that the transmission data collection in the step (2) and the emission data collection in the step (3) may be performed separately or simultaneously.
前者の場合には、(2)の工程で同時計数された同時計数データと、(3)の工程で同時計数された同時計数データとは互いに別々のデータである(請求項11、27に記載の発明)。後者の場合には、(2)の工程で同時計数された同時計数データと、(3)の工程で同時計数された同時計数データとは1つの撮影で取得されたデータであって、(2)の工程でのトランスミッションデータ収集および(3)の工程でのエミッションデータ収集のために、トランスミッションデータ収集用の同時計数データとエミッションデータ収集用の同時計数データとに分離すればよい(請求項12、28に記載の発明)。
In the former case, the coincidence data simultaneously counted in the step (2) and the coincidence data simultaneously counted in the step (3) are different from each other (
具体的な分離手法としては、放射線を計数する際に放射線からのエネルギーに基づいて、1つの撮影で取得されたデータを分離してもよいし(請求項13、29に記載の発明)、放射線を同時計数する際の時間差情報に基づいて、1つの撮影で取得されたデータを分離してもよいし(請求項14、30に記載の発明)、上述した元素を含んで構成された放射線検出手段と、上述した元素を含まずに構成された放射線検出手段とを組み合わせた場合に、これらの組み合わせの放射線検出手段でそれぞれ得られた空間情報に基づいて、1つの撮影で取得されたデータを分離してもよい(請求項15、31に記載の発明)。
As a specific separation method, when the radiation is counted, the data acquired by one imaging may be separated based on the energy from the radiation (the invention according to
空間情報に基づいて、1つの撮影で取得されたデータを分離する場合(請求項15、31に記載の発明)には、具体的には下記のように行う。すなわち、上述した元素を含んで構成された放射線検出手段と、上述した元素を含まずに構成された放射線検出手段とを、被検体の体軸周りを取り囲むようにリング状に配置して構成されたリング型放射線検出機構を被検体の体軸周りに回転駆動させながら放射線を同時計数することで、同時計数された2つの放射線検出手段を結ぶ線であるLOR(Line Of Response)のうち、上述した元素を含んで構成された放射線検出手段から放出された放射線に基づくトランスミッションデータと上述した元素を含んで構成された放射線検出手段に関するLORであって放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づくエミッションデータとが混在した空間情報を収集するとともに、LORのうち、上述した元素を含まずに構成された放射線検出手段のみに関するLORであって放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づくエミッションデータのみの空間情報を収集する。そして、収集されたエミッションデータとトランスミッションデータとが混在した空間情報から、収集されたエミッションデータのみの空間情報を差し引くことで、リング型放射線検出機構を被検体の体軸周りに回転駆動させながら放射線を同時計数する1つの撮影で取得されたデータを分離することができる(請求項16、32に記載の発明)。 In the case where the data acquired by one photographing is separated based on the spatial information (the inventions according to claims 15 and 31), specifically, the following is performed. That is, the radiation detection means configured to include the elements described above and the radiation detection means configured to not include the elements described above are arranged in a ring shape so as to surround the body axis of the subject. Among the LOR (Line Of Response), which is a line connecting two simultaneously counted radiation detection means, by simultaneously counting the radiation while rotating the ring-type radiation detection mechanism around the body axis of the subject, Transmission data based on radiation emitted from radiation detecting means configured to contain the above-described elements and LOR relating to radiation detecting means configured to include the above-mentioned elements, and radiation generated from the subject to which the radiopharmaceutical was administered In addition to collecting spatial information mixed with emission data based on the above, the radiation detection hand constructed without including the above-mentioned elements in the LOR Radiopharmaceutical A LOR collects spatial information only emission data based on the radiation generated from a subject being administered about only. Then, by subtracting the spatial information of only the collected emission data from the spatial information in which the collected emission data and transmission data are mixed, the radiation is detected while rotating the ring-type radiation detection mechanism around the body axis of the subject. It is possible to separate the data acquired in one photographing that simultaneously counts (the inventions according to claims 16 and 32).
この発明に係る核医学診断装置、形態断層撮影診断装置、核医学用データ演算処理方法および形態断層画像演算処理方法によれば、複数の放射線を同時に放出する元素によって得られたバックグラウンドデータを逆に利用して、吸収補正データに供することで、安定した吸収補正を行うことができる。また、バックグラウンドデータを逆に利用して、核医学用データ処理・診断、もしくは形態情報の把握に利用可能な形態断層画像を取得することができる。 According to the nuclear medicine diagnosis apparatus, the morphological tomography diagnosis apparatus, the nuclear medicine data calculation processing method, and the morphological tomography image calculation processing method according to the present invention, the background data obtained by the elements that simultaneously emit a plurality of radiations are reversed. By utilizing this for absorption correction data, stable absorption correction can be performed. Further, by using the background data in reverse, a morphological tomographic image that can be used for data processing / diagnosis for nuclear medicine or grasping of morphological information can be acquired.
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に係るマンモPET(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図であり、図2は、実施例1に係るマンモPET装置で用いられる検出器板周辺のブロック図および検出器板の概略図であり、図3は、検出器板中の放射線検出器の具体的構成を示す概略側面図であり、図4は、放射線検出器を構成するシンチレータの各態様図である。なお、後述する実施例2、3も含めて、本実施例1では、核医学診断装置として、PET装置を例に採って説明する。本実施例1では、乳がん検出のためのマンモグラムに適用したマンモPET装置を例に採って説明する。
FIG. 1 is a side view and block diagram of a mammo PET (Positron Emission Tomography) apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram and detection around a detector plate used in the mammo PET apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic side view showing a specific configuration of the radiation detector in the detector plate, and FIG. 4 is a diagram showing each aspect of the scintillator constituting the radiation detector. In the
本実施例1に係るマンモPET装置は、図1および図2(a)のブロック図に示すように、検出器部1と支持機構2とコントローラ3と入力部4と出力部5と同時計数回路6と投影データ算出部7とブランクデータ収集部8とトランスミッションデータ収集部9と吸収補正データ算出部10と吸収補正部11と再構成部12とメモリ部13とを備えている。検出器部1は、被検体Mを挟んで互いに対向した2つの検出器板1A,1Bで構成されている。各々の検出器板1A,1Bは、図2(b)の概略図に示すように、放射線検出器1aを、切り欠き1Cに合わせて複数個に並設して構成されている。放射線検出器1aは、この発明における放射線検出手段に相当する。
As shown in the block diagrams of FIGS. 1 and 2A, the mammo PET apparatus according to the first embodiment includes a
放射線検出器1aは、図3に示すように、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21と、シンチレータブロック3aに光学的に結合されたライトガイド22と、ライトガイド22に光学的に結合された光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube) 23とを備えて構成されている。シンチレータブロック21中の各シンチレータは、入射されたγ線によって発光して光に変換することでγ線を検出する。なお、放射線検出器1aは、γ線のみならずβ線も検出する。
As shown in FIG. 3, the
後述する実施例2、3も含めて、本実施例1では、各シンチレータは、複数の放射線(γ線の他にβ線なども含む)を同時に放出する元素を含んで構成されている。本明細書中における「…元素を含んで構成されている」とは、例えば、図4(a)に示すように、各シンチレータ21A(図中の右上斜線のハッチングを参照)全体が、Lu−176などに代表される自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)あるいは自己放射能が添加された物質(例えばLuを含むGSO)で構成されている場合や、図4(b)に示すように、シンチレータ21Bは、例えばGSOなどに代表される自己放射能でない物質に構成され、自己放射能あるいは自己放射能が添加された物質からなる薄膜状のテープがシンチレータ21Bに貼り付けられたシンチレータ21C(図中の右上斜線のハッチングを参照)、もしくは自己放射能あるいは自己放射能が添加された物質からなる塗布剤がシンチレータ21B(図中の右上斜線のハッチングを参照)に塗布されたシンチレータ21Cの場合も含まれる。
In the
このような自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)を含んで構成されたシンチレータで放射線検出器1a(図2(b)、図3を参照)を構成する場合、上述したようにβ崩壊(99.9%、最大596KeV)に続き、3つのγ崩壊(300KeV、94%、202KeV、78%、88KeV、15%)が同時に起きる。その結果、これらの放射線のうち、任意の複数(2つ以上)の放射線がシンチレータから放出されて、それらのうちの一方を(その放射線を放出した)放射線検出器1a自身で検出して計数するとともに、他方を別の放射線検出器1a(すなわちその放射線を放出していない放射線検出器1a)が検出して計数する。放出された放射線がβ線の場合には、放出したシンチレータ自身、近隣のシンチレータあるいは近隣の放射線検出器で検出される。また、放出された放射線がγ線の場合には、放出したシンチレータを有した放射線検出器1a自身あるいは他の放射線検出器1a(近隣の放射線検出器も含む)で検出されて計数される。
When the
以下、γ線について説明する。上述したように、シンチレータでγ線は発光して光に変換される。ライトガイド22は、シンチレータブロック21によって変換された光を光電子増倍管23に案内する。光電子増倍管23は、ライトガイド22で案内された光を光電変換して電気信号に出力して、図1、図2(a)に示すように同時計数回路6に送り込む。
Hereinafter, γ rays will be described. As described above, γ rays are emitted by the scintillator and converted into light. The
次に、図1の説明に戻って、支持機構2は、被検体Mの身体(例えば乳房)を挟んで互いに対向した検出器板1A,1Bを支持することで、検出器板1A,1Bは互いに対向して構成される。コントローラ3は、本実施例1に係るマンモPET装置を構成する各部分を統括制御する。コントローラ3は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。
Next, returning to the description of FIG. 1, the
入力部4は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ3に送り込む。入力部4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5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 input unit 4 sends data and commands input by the operator to the
メモリ部13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。本実施例1では、投影データ算出部7で求められた投影データや再構成部12で再構成された断層画像や、ブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータや、トランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータや、吸収補正データ算出部7で求められた吸収補正データや、吸収補正部11で吸収補正された投影データなどについてはRAMに書き込んで記憶し、必要に応じてRAMから読み出す。ROMには、各種の核医学診断を行うためのプログラム等を予め記憶しており、そのプログラムをコントローラ3が実行することでそのプログラムに応じた核医学診断をそれぞれ行う。
The
投影データ算出部7とブランクデータ収集部8とトランスミッションデータ収集部9と吸収補正データ算出部10と吸収補正部11と再構成部12とは、例えば上述したメモリ部13などに代表される記憶媒体のROMに記憶されたプログラムあるいは入力部4などに代表されるポインティングデバイスで入力された命令をコントローラ3が実行することで実現される。
The projection
放射性薬剤、すなわち放射性同位元素(RI)が投与された被検体Mから発生したγ線をシンチレータブロック21(図2(a)を参照)が光に変換して、変換されたその光を光電子増倍管23(図2(a)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)として同時計数回路6に送り込む。
The scintillator block 21 (see FIG. 2 (a)) converts γ-rays generated from the subject M to which a radiopharmaceutical, that is, a radioisotope (RI) is administered, into light, and the converted light is amplified by photoelectrons. The double tube 23 (see FIG. 2A) performs photoelectric conversion and outputs an electrical signal. The electric signal is sent to 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γ線が発生する。同時計数回路6は、シンチレータブロック21(図2(a)を参照)の位置とγ線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21でγ線が同時に入射したときのみ、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21のみにγ線が入射したときには、同時計数回路6は、ポジトロンの消滅により生じたγ線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, two γ rays are generated due to the disappearance of the positron of the positron emission type RI. The
上述した自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21を有した放射線検出器1aの場合には、上述した放射性薬剤からのγ線の他に、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21から放出されたγ線も放射線検出器1aのシンチレータブロック21に入射される。かかるγ線が被検体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21で同時に入射した場合も「同時計数データ」として同時計数回路6は扱う。この自己放射能によって得られたデータ(すなわち自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21から放出されたγ線が入射することによって同時計数回路6で計数されたデータ)はバックグラウンドデータであるが、このバックグラウンドデータも後述する実施例2、3も含めて本実施例1では利用する。
In the case of the
同時計数回路6は、検出されたγ線のうち、放射性薬剤からの成分については投影データ算出部7に送り込む。また、検出されたγ線のうち、自己放射能成分についてはトランスミッションデータ収集部9に送り込む。また、検出されたγ線のうち、被検体がない状態で自己放射能によって得られたデータについては、ブランクデータ収集部8に送り込む。投影データ算出部7は、同時計数回路6から送り込まれた画像情報を投影データとして求め、その投影データを吸収補正部11に送り込む。投影データ算出部7で求められた投影データは、『エミッションデータ』とも呼ばれる。投影データ算出部7は、この発明におけるエミッションデータ収集手段に相当する。
The
ブランクデータ収集部8は、被検体がない状態で自己放射能によって得られたデータをブランク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9は、被検体がある状態で自己放射能によって得られたデータをトランスミッションデータとして収集する。ブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよびトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータを吸収補正データ算出部10に送り込む。ブランクデータ収集部8は、この発明におけるブランクデータ収集手段に相当し、トランスミッションデータ収集部9は、この発明におけるトランスミッションデータ収集手段に相当する。
The blank
ブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよびトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータに基づいて、吸収補正データ算出部10は被検体Mの吸収補正データを求める。後述する実施例2も含めて、本実施例1では、トランスミッションデータとブランクデータとの比から被検体Mの輪郭を抽出して被検体Mの吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求める。このように求められた吸収補正データを吸収補正部11に送り込む。投影データ算出部7で求められた投影データに、吸収補正データ算出部10で求められた吸収補正データを作用させて、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮した投影データに補正する。吸収補正された投影データを再構成部12に送り込む。吸収補正データ算出部10は、この発明における吸収補正データ算出手段に相当し、吸収補正部11は、この発明における吸収補正手段に相当する。
Based on the blank data collected by the blank
補正後の投影データを再構成部12に送り込む。再構成部12がその投影データを再構成して、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮した断層画像を求める。このように、吸収補正部11、再構成部12を備えることで、吸収補正データに基づいて投影データを補正するとともに、断層画像を補正する。補正された断層画像を、コントローラ3を介して出力部5やメモリ部13などに送り込む。
The corrected projection data is sent to the
次に、各データに対する演算処理方法について、図5および図6を参照して説明する。図5は、実施例1に係る演算処理方法を含む一連の核医学診断の流れを示したフローチャートであり、図6は、γ線のエネルギーに対する吸収係数を模式化したグラフである。本実施例1では、被検体Mに投与された放射性核種からのγ線と、シンチレータから発生するγ線の区別には、後述する”光子エネルギーでの弁別手法”を例に採って説明する。 Next, an arithmetic processing method for each data will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of a series of nuclear medicine diagnosis including the arithmetic processing method according to the first embodiment, and FIG. 6 is a graph schematically illustrating an absorption coefficient with respect to energy of γ rays. In the first embodiment, for the distinction between γ rays from the radionuclide administered to the subject M and γ rays generated from the scintillator, a “discriminating method with photon energy” described later will be described as an example.
(ステップS1)ブランクデータ収集
被検体がない状態で、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21を有した放射線検出器1aを複数配置した状態で、エネルギー下限値を例えば200KeVに設定し、シンチレータブロック21から放出された自己放射能γ線(307KeV, 202KeV、88KeV)を効率よく収集することができる。所定時間(例えば10時間)にわたって自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21から放出されたγ線を計数する。このとき、放出されたγ線のうちの一方を、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21(すなわち放出したシンチレータ)を有した放射線検出器1a自身が計数するとともに、他方を別の放射線検出器1aが計数する。このように計数することで、同時計数回路6で同時計数された同時計数データを、放射性薬剤からのγ線でなく、被検体がない状態で自己放射能によって得られたバックグラウンドデータであるとして、ブランクデータ収集部8はブランクデータとして収集する。このステップS1は、この発明における(1)の工程に相当する。
(Step S1) Blank data collection In a state where there is no subject and a plurality of
(ステップS2)トランスミッションデータ収集
次に、被検体Mがある状態で、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21を有した放射線検出器1aを複数配置した状態で、所定時間にわたって自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21から放出されたγ線を計数する。このとき、本実施例1ではエネルギー下限値を例えば200KeVに設定することで、シンチレータブロック21から放出された自己放射能γ線(307KeV, 202KeV、88KeV)を効率よく収集することができる。自己放射能γ線は、放出されたγ線のうちの一つもしくはβ線を、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21(すなわち放出したシンチレータ)を有した放射線検出器1a自身が計数するとともに、被検体Mを透過して別の放射線検出器1aに到達した別のγ線を放射線検出器1aが計数する。このように計数することで、同時計数回路6で同時計数された同時計数データを、被検体Mがある状態で自己放射能によって得られたバックグラウンドデータであるとして、トランスミッションデータ収集部9はトランスミッションデータとして収集する。このステップS2は、この発明における(2)の工程に相当する。被検体Mには放射性物質が投与されていないときが望ましいが、投与された状態であってもエネルギー幅を最適化することで、自己放射能によるバックグラウンド成分の寄与率が高いデータを得ることができる。
(Step S2) Transmission Data Collection Next, in a state where the subject M is present, a plurality of
(ステップS3)エミッションデータ収集
エミッションデータ収集は、被検体Mから放出されたγ線を同時計数することにより行う。γ線のエネルギーは511keVであるので、このエネルギー範囲をカバーするエネルギー幅で収集する。トランスミッションデータ収集、即ちステップS2と同時もしくは独立並行して行う。順番はどちらからでもかまわない。したがって、ステップS2の後にステップS3を行ってもよいし、ステップS2の前にステップS3を行ってもよいし、ステップS2と同時もしくは独立並行してステップS3を行ってもよい。
(Step S3) Emission Data Collection Emission data collection is performed by simultaneously counting γ rays emitted from the subject M. Since the energy of γ rays is 511 keV, it is collected with an energy width that covers this energy range. Transmission data collection, that is, it is performed simultaneously or independently with step S2. The order does not matter from either. Therefore, step S3 may be performed after step S2, step S3 may be performed before step S2, or step S3 may be performed simultaneously or independently in parallel with step S2.
ステップS2と同様に、被検体Mがある状態で、その被検体Mに放射性薬剤を投与して、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21を有した放射線検出器1aを複数配置した状態で計数する。エネルギーしきい値を400keVに設定することで自己放射能からのγ線(バックグラウンドデータ)を殆ど無視できるレベルに抑えることができる。このように計数することで、同時計数回路6で同時計数された同時計数データを、放射性薬剤からのγ線であるとして、投影データ算出部7はエミッションデータとして収集する。このステップS3は、この発明における(3)の工程に相当する。
Similarly to step S2, a state in which a plurality of
(ステップS4)カウント比サイノグラム
ステップS1においてブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータ(B)およびステップS2においてトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータ(T)との比をサイノグラムに展開して吸収補正データ算出部10は求める。具体的には、サイノグラム上の各々の画素ごとにブランクデータ(B)をトランスミッションデータ(T)で除算する。
(Step S4) Count ratio sinogram The ratio of the blank data (B) collected by the blank
(ステップS5)輪郭サイノグラム
このようにサイノグラムに展開されて除算されたサイノグラムは、放射線薬剤の集積状況に依存せずに被検体Mの辺縁部(エッジ)においても輪郭情報が安定して得られる(輪郭サイノグラム)。
(Step S5) Contour Cynogram The sinogram developed and divided into sinograms in this way can stably obtain contour information at the edge (edge) of the subject M without depending on the radiopharmaceutical accumulation state. (Contour sinogram).
(ステップS6)輪郭画像の抽出
この輪郭サイノグラムをサイノグラム以外の投影データ(投影データ算出部7で求められた投影データと同じ次元)に展開して、吸収補正データ算出部10は被検体Mの輪郭画像を抽出する。
(Step S6) Extraction of Contour Image This contour sinogram is developed into projection data other than the sinogram (the same dimension as the projection data obtained by the projection data calculation unit 7), and the absorption correction
(ステップS7)吸収係数マップの作成
ブランクデータ(B)をトランスミッションデータ(T)で除算した値は被検体Mの透過率であるので、対数をとって画像再構成することで吸収補正データ算出部10は吸収係数マップを作成する。ステップS7では、内部を均一な吸収体とみなして吸収係数マップを作成している。
(Step S7) Creation of Absorption Coefficient Map Since the value obtained by dividing the blank data (B) by the transmission data (T) is the transmittance of the subject M, the absorption correction data calculation unit is obtained by logarithmically reconstructing the image. 10 creates an absorption coefficient map. In step S7, the absorption coefficient map is created by regarding the inside as a uniform absorber.
なお、ステップS7では、吸収係数マップの基となるブランクデータおよびトランスミッションデータは307KeV等のエネルギーのγ線によるものであるので、吸収係数マップも307KeVのγ線に対するデータである。この307KeVのときの吸収係数マップから輪郭を抽出し、511keVγ線に対する理論吸収係数を割り当てて後述するステップS8で吸収補正を行ってもよいし、吸収補正の対象となるエミッションデータが511KeVの同時計数データであるので、それに合わせて吸収係数マップを307KeVから511KeVに変換してもよい。例えば、図6に示すように、γ線のエネルギーEに対する吸収係数μ(例えば水の吸収係数)のグラフ、あるいはγ線のエネルギーと吸収係数との対応関係を示したルックアップテーブルを予め作成して、そのグラフあるいはルックアップテーブルを参照して、307KeVのときの吸収係数を511KeVのときの吸収係数に変換してから511KeVのときの吸収係数マップを作成して、この511KeVのときの吸収係数マップを用いて後述するステップS8で吸収補正を行ってもよい。ステップS4〜S7は、この発明における(4)の工程に相当する。
In step S7, the blank data and transmission data, which are the basis of the absorption coefficient map, are based on γ rays of energy such as 307 KeV, so the absorption coefficient map is also data for 307 KeV γ rays. An outline may be extracted from the absorption coefficient map at 307 KeV, a theoretical absorption coefficient for 511 keV γ rays may be assigned and absorption correction may be performed in
また、この吸収補正データを求めるステップ、即ちステップS4〜S7については、エミッションデータの収集、即ちステップS3と同時もしくは独立並行して行う。順番はどちらからでもかまわない。したがって、ステップS3の後にステップS4〜S7を行ってもよいし、ステップS3の前にステップS4〜S7を行ってもよいし、ステップS3と同時もしくは独立並行してステップS4〜S7を行ってもよい。 The step of obtaining the absorption correction data, that is, steps S4 to S7, is performed simultaneously with or independently of the emission data collection, that is, step S3. The order does not matter from either. Therefore, steps S4 to S7 may be performed after step S3, steps S4 to S7 may be performed before step S3, or steps S4 to S7 may be performed simultaneously or independently in parallel with step S3. Good.
以上をまとめると、ステップS2((2)の工程)の後にステップS3((3)の工程)を行った場合には、(A)ステップS3((3)の工程)の後、(B)ステップS2((2)の工程)の後でかつステップS3((3)の工程)よりも前または(C)ステップS3((3)の工程)と同時もしくは独立並行して、ステップS4〜S7((4)の工程)を行う。また、ステップS2((2)の工程)の前またはステップS2((2)の工程)と同時もしくは独立並行してステップS3((3)の工程)を行った場合には、ステップS2((2)の工程)の後、ステップS4〜S7((4)の工程)を行う。 In summary, when step S3 (step (3)) is performed after step S2 (step (2)), (A) after step S3 (step (3)), (B) After step S2 (step (2)) and before step S3 (step (3)) or (C) step S3 (step (3)) simultaneously or independently, steps S4 to S7 (Step (4)) is performed. In addition, when Step S3 (Step (3)) is performed before or in parallel with Step S2 (Step (2)) or before Step S2 (Step (2)), Step S2 ((( After step 2), steps S4 to S7 (step (4)) are performed.
(ステップS8)吸収補正・再構成
ステップS4〜S7において吸収補正データ算出部10で求められた吸収補正データ(本実施例1では吸収係数マップ)を用いて、ステップS3において投影データ算出部7で求められたエミッションデータの吸収補正を行う。この吸収補正された投影データ(すなわちエミッションデータ)に対して再構成部12で再構成して、その断層画像を核医学用データとして最終的に求める。吸収補正の際には、ノーマライズ処理や散乱補正等などの通常において用いられる吸収補正以外の処理を併せて行ってもよい。このステップS8は、この発明における(5)の工程に相当する。
(Step S8) Absorption Correction / Reconstruction Using the absorption correction data (absorption coefficient map in the first embodiment) obtained by the absorption correction
上述の構成を備えた本実施例1に係るマンモPET装置によれば、複数の放射線を同時に放出する元素(自己放射能、例えばLu−176)を含んで構成された放射線検出器1aを備える。被検体がない状態で、上述した元素によって放出されたγ線のうちの一方をその元素を含む放射線検出器1a自身で計数するとともに他方を別の放射線検出器1aで計数することで、同時計数された同時計数データをステップS1ではブランクデータ収集部8はブランクデータとして収集する。一方、被検体Mがある状態で、上述した元素によって放出されたγ線のうちの一方をその元素を含む放射線検出器1a自身で計数するとともに他方を別の放射線検出器1aで計数することで、同時計数された同時計数データをステップS2ではトランスミッションデータ収集部9はトランスミッションデータとして収集する。また、放射性薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線を上述した放射線検出器1aで計数することで、同時計数された同時計数データをステップS3では投影データ算出部7はエミッションデータとして収集する。
The mammographic PET apparatus according to the first embodiment having the above-described configuration includes the
上述したステップS1においてブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよび上述したステップS2においてトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータに基づいて被検体Mの有無によるγ線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体Mの吸収補正データ(本実施例1では吸収係数マップ)をステップS4〜S7では吸収補正データ算出部10は求めることが可能となる。その吸収補正データ(本実施例1では吸収係数マップ)を用いて上述した投影データ算出部7で収集されたエミッションデータの吸収補正をステップS8では吸収補正部11は行って、吸収補正されたデータ(本実施例1では断層画像)を核医学用データとして最終的に求める。かかるステップS1〜S8の演算処理を核医学用データに対して行うことになる。
Based on the blank data collected by the blank
このように、Lu−176などに代表される自己放射能(複数の放射線を同時に放出する元素)によって得られたバックグラウンドデータは本来であれば棄却されるが、そのバックグラウンドデータを逆に利用して、吸収補正データに供する。このように吸収補正データに供することで、外部線源等を必要以上に実装する必要がなく放射線検出器1aに代表される放射線検出手段を被検体Mに近接させることができ、エミッションデータから得られる形態情報を必要以上に使用する必要がなく、安定した吸収補正を行うことができる。
In this way, background data obtained by self-radioactivity (elements that simultaneously emit a plurality of radiations) typified by Lu-176 is rejected, but the background data is used in reverse. And used for absorption correction data. By providing the absorption correction data in this way, it is not necessary to mount an external radiation source or the like more than necessary, and the radiation detection means represented by the
本実施例1では、ブランクデータおよびトランスミッションデータに基づいて吸収補正データを求める具体的な一例として、トランスミッションデータとブランクデータとの比(T/B)から被検体Mの輪郭を抽出して被検体Mの吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求めている。本実施例1では、吸収係数マップは、内部を均一な吸収体とみなしたマップである。 In the first embodiment, as a specific example for obtaining the absorption correction data based on the blank data and the transmission data, the contour of the subject M is extracted from the ratio (T / B) between the transmission data and the blank data. Absorption correction data is obtained by creating an M absorption coefficient map. In the first embodiment, the absorption coefficient map is a map in which the inside is regarded as a uniform absorber.
本実施例1では、ステップS2でのトランスミッションデータ収集とステップS3でのエミッションデータ収集とを別々に行っている。すなわち、この発明における(2)の工程でのトランスミッションデータ収集と(3)の工程でのエミッションデータ収集とを別々に行っている。本実施例1の場合には、(2)の工程で同時計数された同時計数データと、(3)の工程で同時計数された同時計数データとは互いに別々のデータである。 In the first embodiment, transmission data collection in step S2 and emission data collection in step S3 are performed separately. That is, transmission data collection in the step (2) and emission data collection in the step (3) in the present invention are performed separately. In the case of the first embodiment, the coincidence count data simultaneously counted in the step (2) and the coincidence count data simultaneously counted in the step (3) are different from each other.
また、本実施例1では、外部線源を設けずに吸収補正を行うことができるので、被検体Mに対して放射線検出器1aを近接させることができて、マンモPET装置のように装置を小型化させて装置感度を向上させることができるという効果をも奏する。外部線源を使用しないことから、線源の購入や交換が不要となり、ランニングコストやメンテナンス費用を低減させることができるという効果をも奏する。
Further, in the first embodiment, since the absorption correction can be performed without providing an external radiation source, 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7は、実施例2に係るPET(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図であり、図8は、実施例2に係るPET装置で用いられるリング型放射線検出機構の概略図である。本実施例2では、上述した実施例1と同様に、核医学診断装置として、PET装置を例に採って説明する。本実施例2では、外部線源を除いた構造で、できる限り被検体Mに対して近接させて小型化を実現させたリング型放射線検出機構1Dを備えたPET装置を例に採って説明する。
Next,
FIG. 7 is a side view and block diagram of a PET (Positron Emission Tomography) apparatus according to the second embodiment, and FIG. 8 is a schematic view of a ring-type radiation detection mechanism used in the PET apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, as in the first embodiment, a PET apparatus will be described as an example of a nuclear medicine diagnosis apparatus. In the second embodiment, a PET apparatus provided with a ring-type
本実施例2に係るPET装置は、図7に示すように、上述した実施例1と同様のコントローラ3と入力部4と出力部5と同時計数回路6と投影データ算出部7とブランクデータ収集部8とトランスミッションデータ収集部9と吸収補正データ算出部10と吸収補正部11と再構成部12とメモリ部13とを備えている。同時計数回路6を除いては、PET装置に備えられる上述の各構成部については、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。本実施例2では、PET装置は、実施例1の検出器部1の代わりにリング型放射線検出機構1Dと、被検体Mの体軸周りにリング型放射線検出機構1Dを回転駆動させる回転駆動機構14とを備えている。リング型放射線検出機構1Dは、この発明におけるリング型放射線検出機構に相当し、回転駆動機構14は、この発明における回転駆動機構に相当する。
As shown in FIG. 7, the PET apparatus according to the second embodiment includes a
リング型放射線検出機構1Dは、図8に示すように、被検体Mの体軸周りを取り囲むように複数の放射線検出器1aをリング状に配置して構成されている。リング型放射線検出機構1Dは、複数の放射線を同時に放出する元素(自己放射能、例えばLu−176)を含んで構成された放射線検出器1aを少なくとも備えていればよい。例えば、図8(a)に示すように、自己放射能を含んで構成された放射線検出器1a(図中の右上斜線のハッチングを参照)を全数備えてもよいし、図8(b)に示すように、自己放射能を含んで構成された放射線検出器1a(図中の右上斜線のハッチングを参照)を一部のみ備え、GSOなどに代表される自己放射能でない物質で構成された放射線検出器1aを備えてもよい。図8(b)に示す構造は、後述する空間情報に基づいて1つの撮影で取得されたデータを分離する場合に有用である。放射線検出器1aの具体的な構成については、上述した図3と同様の構造であるので、その説明を省略する。放射線検出器1aは、この発明における放射線検出手段に相当する。
As shown in FIG. 8, the ring-type
通常の核医学診断では、投与された薬剤が被検体Mの体内で分布するまでの時間をある程度設けて、十分に分布してから測定(収集)を開始する場合がある。したがって、吸収補正用のトランスミッションデータ収集は、分布が安定した状態で行う投与後トランスミッションで行うのが好ましい。したがって、トランスミッションデータ収集と通常のエミッションデータ収集とを同時に行う方が時間短縮を鑑みるとより好ましい。そこで、本実施例2では、この発明における(2)の工程で同時計数された同時計数データと(3)の工程で同時計数された同時計数データとは1つの撮影で取得されたデータであって、(2)の工程でのトランスミッションデータ収集および(3)の工程でのエミッションデータ収集のために、トランスミッションデータ収集用の同時計数データとエミッションデータ収集用の同時計数データとに分離している。 In a normal nuclear medicine diagnosis, there is a case where the measurement (collection) is started after a sufficient amount of time has elapsed until the administered drug is distributed in the body of the subject M and sufficiently distributed. Therefore, it is preferable to collect transmission data for absorption correction in a post-administration transmission performed in a stable distribution state. Therefore, it is more preferable to perform transmission data collection and normal emission data collection at the same time in view of time reduction. Therefore, in the second embodiment, the coincidence data simultaneously counted in the step (2) and the coincidence data simultaneously counted in the step (3) in the present invention are data acquired by one photographing. In order to collect transmission data in the process (2) and emission data in the process (3), it is separated into coincidence data for transmission data collection and coincidence data for emission data collection. .
そこで、本実施例2では、同時計数回路6は、被検体Mがある状態で同時計数された同時計数データをトランスミッションデータ収集用とエミッションデータ収集用とに分離する。具体的な分離手法については後述する。回転駆動機構14は、図示を省略するモータなどで構成されている。
Therefore, in the second embodiment, the
次に、各データに対する演算処理方法について、図9〜図12を参照して説明する。図9は、実施例2に係る演算処理方法を含む一連の核医学診断の流れを示したフローチャートであり、図10は、エネルギーでの分離の説明に供する模式図であり、図11は、時間差での分離の説明に供する模式図であり、図12は、空間での分離の説明に供する模式図である。 Next, an arithmetic processing method for each data will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart showing a flow of a series of nuclear medicine diagnosis including the arithmetic processing method according to the second embodiment, FIG. 10 is a schematic diagram for explaining separation by energy, and FIG. 11 is a time difference. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining separation in space. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining separation in space.
(ステップS1)ブランクデータ収集
ステップS1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。このステップS1は、この発明における(1)の工程に相当する。
(Step S1) Blank Data Collection Since step S1 is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted. This step S1 corresponds to the step (1) in the present invention.
(ステップT2)トランスミッションデータ・エミッションデータ収集
被検体Mがある状態で、その被検体Mに放射性薬剤を投与して、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21を有した放射線検出器1aを複数配置した状態で、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21から放出されたγ線を計数する。このとき、放出されたγ線のうちの一方を、自己放射能を含んで構成されたシンチレータブロック21(すなわち放出したシンチレータ)を有した放射線検出器1a自身が計数するとともに、他方を別の放射線検出器1aが計数する。このように計数することで、同時計数回路6で同時計数された同時計数データを、被検体Mがある状態で放射性薬剤からのγ線のデータ(すなわちエミッションデータ)と自己放射能によって得られたバックグラウンドデータ(すなわちトランスミッションデータ)とが混在した状態(「E+T」と表記する)であるとして、トランスミッションデータ・エミッションデータを収集する。このステップT2は、この発明における(2)の工程および(3)の工程に相当する。
(Step T2) Transmission Data / Emission Data Collection In a state where the subject M is present, a radiopharmaceutical is administered to the subject M, and the
(ステップT3)分離
このように、この発明における(2)の工程で同時計数された同時計数データと(3)の工程で同時計数された同時計数データとは1つの撮影で取得されたデータであって、(2)の工程でのトランスミッションデータ収集および(3)の工程でのエミッションデータ収集のために、トランスミッションデータ収集用の同時計数データとエミッションデータ収集用の同時計数データとに同時計数回路6は分離することになる。分離の具体的な手法としては、以下のような手法がある。
(Step T3) Separation As described above, the coincidence data simultaneously counted in the step (2) and the coincidence data simultaneously counted in the step (3) in the present invention are data obtained by one photographing. In order to collect transmission data in the process (2) and emission data in the process (3), a coincidence circuit is provided for the coincidence data for collecting transmission data and the coincidence data for collecting emission data. 6 will be separated. Specific methods of separation include the following methods.
(A)光子エネルギーでの弁別手法
γ線を計数する際にγ線から光子に変換されるときの光子エネルギーに基づいて、上述した1つの撮影で取得されたデータを弁別して分離する。Lu−176などの光子エネルギーとは異なるγ線を検出してデータを収集する場合には、上述したようにエネルギーウインドウを2種類以上(例えば350KeV以下, 400KeV以上)設けることで、図10に示すように、薬剤投与後の被検体Mであっても、400KeV以上のエネルギーウインドウではエミッションデータ(図中では「Emission」を参照)と、350KeV以下ではトランスミッションデータ(図中では「Lu-Coin」を参照)とに分離してそれぞれ収集することができる。なお、350KeV以下では、放射線検出器内の散乱成分や、図10中の点線のグラフに示すように、エミッションデータが混入する場合があるが、輪郭を抽出する手法であれば大きな問題となり得ないと考えられる。
(A) Discrimination method based on photon energy Based on the photon energy when γ rays are converted into photons when counting γ rays, the data acquired by the above-described one imaging is discriminated and separated. In the case of collecting data by detecting γ-rays different from photon energy such as Lu-176, two or more types of energy windows (for example, 350 KeV or lower, 400 KeV or higher) are provided as shown in FIG. Thus, even for the subject M after drug administration, emission data (see “Emission” in the figure) for energy windows above 400 KeV and transmission data (“Lu-Coin” in the figure for figures below 350 KeV). And can be collected separately. Note that at 350 KeV or lower, emission data may be mixed as shown in the scattered component in the radiation detector or the dotted line graph in FIG. it is conceivable that.
(B)時間差情報(TOF: Time Of Flight)での弁別手法
γ線を同時計数する際の時間差情報(TOF)に基づいて、上述した1つの撮影で取得されたデータを弁別して分離する。消滅γ線が同時計数された際の時間差を正確に測定すれば、その時間差からγ線の放射位置(ポジトロンの対消滅発生地点)を求めることができる。この原理に基づくPET装置を、時間差情報(あるいは飛行時間)(TOF)型PETという。図11に示すように、消滅γ線(消滅光子)の時間差を、T1[sec]とT2[sec]との差分の絶対値|T1−T2|として、γ線(光子)の速度をc[cm/sec]として、同時計数する対象となる両放射線検出器1a間の距離をD[m]として、放射線検出器1a間の距離で決定される(時間)範囲をΔtmax[sec]とすると、かかる範囲はD[m]= Δtmax[sec]×c[cm/sec]で表される。被検体Mから発生した消滅光子の時間差|T1−T2|は、図11(a)に示すように、かかる範囲内(|T1−T2|<Δtmaxを参照)となって、エミッションデータ(「emission」を参照)と弁別することが可能である。一方、放射線検出器1a内から発生した(すなわち自己放射能から放出された)消滅光子の時間差|T1−T2|は、図11(b)に示すように、必ず放射線検出器1a間の距離で決定される時間差(Δtmax-Diff≦|T1−T2|≦Δtmax+Diff)となって、トランスミッションデータ(「Lu-Coin」を参照)と弁別することができる。この時間差や発生位置情報で、2種類のγ線を区別することが可能となる。なお、偶発同時計数は両者に含まれるが、遅延同時計数法などの手法でそれぞれ除去することが可能である。
(B) Discrimination method with time difference information (TOF: Time Of Flight) Based on the time difference information (TOF) when γ rays are counted simultaneously, the data acquired by one imaging described above is discriminated and separated. If the time difference when the annihilation γ-rays are simultaneously counted is accurately measured, the radiation position of the γ-rays (positron annihilation occurrence point) can be obtained from the time difference. A PET apparatus based on this principle is called time difference information (or time of flight) (TOF) type PET. As shown in FIG. 11, the time difference of annihilation γ-rays (annihilation photons) is defined as an absolute value | T1-T2 | of the difference between T1 [sec] and T2 [sec], and the speed of γ-rays (photons) is c [ cm / sec], the distance between the
(C)空間情報での弁別手法
図8(b)に示すように、自己放射能を含んで構成された放射線検出器1a(図中の右上斜線のハッチングを参照)と、自己放射能を含まずに構成された(例えばGSOで構成された)放射線検出器1aとを組み合わせた場合に、これらの組み合わせの放射線検出器1aでそれぞれ得られた空間情報に基づいて、上述した1つの撮影で取得されたデータを弁別して分離する。図8(b)に示す構造において同時計数された放射線検出器1aを結ぶ線(LOR: Line Of Response)を一点鎖線で図示した図は、図12に示す通りである。
(C) Discrimination method based on spatial information As shown in FIG. 8 (b), the
図12(a)に示すように、自己放射能を含んで構成された放射線検出器1a(図中の右上斜線のハッチングを参照)から放出されたγ線のLORでは、例えば符号A1で付された放射線検出器1aに着目すると、自己放射能から放出されたγ線に基づくトランスミッションデータ(T)と被検体Mから発生したγ線に基づくエミッションデータ(R)とが混在する(図中の「E+T」を参照)。したがって、図12(b)に示すように、回転駆動機構14(図7を参照)によってリング型放射線検出機構1Dを被検体Mの体軸周りに回転駆動させながらγ線を同時計数することで、エミッションデータとトランスミッションデータとが収集される。
As shown in FIG. 12 (a), in the LOR of the γ-rays emitted from the
一方、図12(c)に示すように、自己放射能を含んで構成された放射線検出器1a(図中の右上斜線のハッチングを参照)に沿って、被検体Mから発生したγ線のLORがある場合には、各投影方向から得られたデータには、自己放射能から放出されたγ線が計数されず(例えば符号B1で付された放射線検出器1aに着目)に、トランスミッションデータが含まれていない。したがって、各投影方向から得られたデータはエミッションデータ(R)のみである(図中の「E」を参照)。したがって、図12(d)に示すように、回転駆動機構14(図7を参照)によってリング型放射線検出機構1Dを被検体Mの体軸周りに回転駆動させながらγ線を同時計数することで、エミッションデータのみが収集される。
On the other hand, as shown in FIG. 12C, the LOR of γ rays generated from the subject M along the
図12(a)および図12(b)に示すLORでは、エミッションデータとトランスミッションデータとが混在するが、図12(c)および図12(d)に示すLORでは、エミッションデータのみが収集される。したがって、エミッションデータとトランスミッションデータとの混在データから、エミッションデータのみを差し引くことで、エミッションデータとトランスミッションデータとを分離することができる。 In the LOR shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), emission data and transmission data are mixed, but only the emission data is collected in the LOR shown in FIGS. 12 (c) and 12 (d). . Therefore, the emission data and the transmission data can be separated by subtracting only the emission data from the mixed data of the emission data and the transmission data.
(ステップS4)カウント比サイノグラム
ステップS4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。
(Step S4) Count ratio sinogram Since step S4 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
(ステップS5)輪郭サイノグラム
ステップS5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。
(Step S5) Contour sinogram Step S5 is the same as that in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
(ステップS6)輪郭画像の抽出
ステップS6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。
(Step S6) Extraction of Contour Image Step S6 is the same as that in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
(ステップS7)吸収係数マップの作成
ステップS7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。ステップS4〜S7は、この発明における(4)の工程に相当する。
(Step S7) Creation of Absorption Coefficient Map Since step S7 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. Steps S4 to S7 correspond to the step (4) in the present invention.
(ステップS8)吸収補正・再構成
ステップS8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。このステップS8は、この発明における(5)の工程に相当する。
(Step S8) Absorption Correction / Reconstruction Step S8 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. This step S8 corresponds to the step (5) in the present invention.
上述の構成を備えた本実施例2に係るPET装置によれば、上述した実施例1と同様に、複数の放射線を同時に放出する元素によって得られたバックグラウンドデータを逆に利用して、吸収補正データに供することで、安定した吸収補正を行うことができる。また、本実施例2では、上述した実施例1と同様に、外部線源を設けずに吸収補正を行うことができるので、被検体Mに対して放射線検出器1aを近接させることができて、図7に示すようなPET装置のように装置を小型化させて装置感度を向上させることができるという効果をも奏する。
According to the PET apparatus according to the second embodiment having the above-described configuration, as in the first embodiment described above, the background data obtained by the elements that simultaneously emit a plurality of radiations are used in reverse to absorb the data. Stable absorption correction can be performed by using the correction data. In the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, the absorption correction can be performed without providing an external radiation source. Therefore, the
本実施例2では、空間情報で弁別する場合には、複数の放射線を同時に放出する元素(自己放射能、例えばLu−176)を含んで構成された放射線検出器1aと、自己放射能を含まずに構成された放射線検出器1aとを、被検体Mの体軸周りを取り囲むようにリング状に配置して構成されたリング型放射線検出機構1Dを被検体Mの体軸周りに回転駆動させながら放射線を同時計数することで、同時計数された2つの放射線検出器1aを結ぶ線であるLOR(Line Of Response)のうち、上述した自己放射能を含んで構成された放射線検出器1aから放出されたγ線に基づくトランスミッションデータと上述した自己放射能を含んで構成された放射線検出器1aに関するLORであって被検体Mから発生したγ線に基づくエミッションデータとが混在した空間情報を収集するとともに、LORのうち、上述した自己放射能を含まずに構成された放射線検出器1aのみに関するLORであって被検体Mから発生したγ線に基づくエミッションデータのみの空間情報を収集する。そして、収集されたエミッションデータとトランスミッションデータとが混在した空間情報から、収集されたエミッションデータのみの空間情報を差し引くことで、リング型放射線検出機構1Dを被検体Mの体軸周りに回転駆動させながら放射線を同時計数する1つの撮影(ステップT2のトランスミッションデータ・エミッションデータ収集)で取得されたデータを分離することができる。
In the second embodiment, when discriminating by spatial information, the
次に、図面を参照してこの発明の実施例3を説明する。
図13は、実施例3に係るマンモPET(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図であり、図14は、実施例3に係るPET(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図である。本実施例3では、上述した実施例1、2と同様に、形態断層撮影診断装置として、PET装置を例に採って説明する。本実施例3では、実施例1のマンモPET装置に適用した側面図およびブロック図を図13で説明するとともに、実施例2のリング型放射線検出機構1Dを備えたPET装置に適用した側面図およびブロック図を図14で説明する。
Next,
FIG. 13 is a side view and block diagram of a mammo PET (Positron Emission Tomography) apparatus according to the third embodiment, and FIG. 14 is a side view and block diagram of a PET (Positron Emission Tomography) apparatus according to the third embodiment. . In the third embodiment, as in the first and second embodiments, a PET apparatus will be described as an example of a morphological tomography diagnostic apparatus. In the third embodiment, a side view and a block diagram applied to the mammo PET apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIG. 13, and a side view and a side view applied to a PET apparatus including the ring-type
本実施例3では、実施例1、2と相違する点は、核医学診断の目的に留まらず、形態断層画像を得ること自体を実施する点である。投影データ算出部7を除いては、PET装置に備えられる上述の各構成部については、上述した実施例1、2と同じであるので、その説明を省略する。
The third embodiment is different from the first and second embodiments in that not only the purpose of nuclear medicine diagnosis but also obtaining a morphological tomographic image itself. Except for the projection
本実施例3では、投影データ算出部7は、ブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよびトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータに基づいて被検体Mの透視像を取得する。つまり、本実施例3では、自己放射能で得られたバックグラウンドデータは、実施例1、2のように吸収補正に供されずに、透視像自身または形態断層画像に供される。本実施例3では、画素ごとのトランスミッションデータとブランクデータとの比から画素ごとに被検体Mの透過率を透視像として求めることができ、その透視像を再構成部12が再構成することで被検体Mの形態断層画像(吸収係数分布像)を取得する。投影データ算出部7は、この発明における透視像取得手段に相当し、再構成部12は、この発明における形態断層画像取得手段に相当する。
In the third embodiment, the projection
次に、各データに対する演算処理方法について、図15を参照して説明する。図15は、実施例3に係る演算処理方法を含む一連の形態断層撮影診断の流れを示したフローチャートである。 Next, an arithmetic processing method for each data will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart illustrating a flow of a series of morphological tomography diagnosis including the arithmetic processing method according to the third embodiment.
(ステップS1)ブランクデータ収集
ステップS1は、上述した実施例1、2と同じであるので、その説明を省略する。このステップS1は、この発明における(1)の工程に相当する。
(Step S1) Blank Data Collection Since step S1 is the same as in the first and second embodiments, the description thereof is omitted. This step S1 corresponds to the step (1) in the present invention.
(ステップS2)トランスミッションデータ収集
ステップS2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。このステップS2は、この発明における(2)の工程に相当する。
(Step S2) Transmission Data Collection Since step S2 is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted. This step S2 corresponds to the step (2) in the present invention.
(ステップU3)透視像取得
ステップS1においてブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよびステップS2においてトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータとの比から、投影データ算出部7は画素ごとに被検体Mの透過率を透視像として求める。このステップU3は、この発明における(6)の工程に相当する。
(Step U3) Perspective Image Acquisition From the ratio of the blank data collected by the blank
(ステップU4)再構成
ステップU3において投影データ算出部7で求められた透視像(すなわち投影データ)に対して再構成部12で再構成して、その断層画像を形態断層画像として求める。上述した実施例1、2のように吸収補正に用いるかどうかについては考慮しない。
(Step U4) Reconstruction The fluoroscopic image (that is, projection data) obtained by the projection
上述の構成を備えた本実施例3に係るPET装置によれば、ブランクデータ収集部8で収集されたブランクデータおよびトランスミッションデータ収集部9で収集されたトランスミッションデータに基づいて被検体Mの有無によるγ線の吸収の度合い(透過も含む)がわかり、被検体Mの透視像を投影データ算出部7は取得することが可能となる。そして、その透視像を再構成して形態断層画像を取得する。このように、複数の放射線を同時に放出する元素(自己放射能)によって得られたバックグラウンドデータを逆に利用して、核医学用データ処理・診断、もしくは形態情報の把握に利用可能な形態断層画像を取得することができる。この形態情報の取得の目的は、核医学診断のみに限らない。
According to the PET apparatus according to the third embodiment having the above-described configuration, the presence or absence of the subject M is determined based on the blank data collected by the blank
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)上述した各実施例では、外部線源を設けなかったが、PET装置とX線CT装置とを備えたPET−CT装置のように被検体の外部から放射性薬剤と異種の放射線(X線CT装置の場合にはX線)を照射させるタイプや、放射性薬剤と同種の放射線を外部から照射させるタイプの装置のように、被検体に外部線源を設けた装置に適用してもよい。ここでの外部線源は、放射性薬剤と同種の放射線を照射させるタイプのみならず、X線CT装置などのように被検体の外部から放射性薬剤と異種の放射線(X線CT装置の場合にはX線)を照射させるタイプ(X線CT装置の場合にはX線照射手段)も含まれる。 (1) In each of the above-described embodiments, an external radiation source is not provided. However, a radiopharmaceutical and a heterogeneous radiation (X) from the outside of a subject like a PET-CT apparatus including a PET apparatus and an X-ray CT apparatus. In the case of a line CT apparatus, the apparatus may be applied to an apparatus in which an external radiation source is provided on a subject, such as an apparatus that irradiates X-rays) or an apparatus that irradiates the same type of radiation as a radioactive drug from the outside. . The external radiation source here is not only a type that irradiates the same type of radiation as the radiopharmaceutical, but also radiation that is different from the radiopharmaceutical from the outside of the subject, such as an X-ray CT apparatus (in the case of an X-ray CT apparatus). X-ray irradiation type (in the case of an X-ray CT apparatus, X-ray irradiation means) is also included.
(2)上述した実施例1、2では、被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成する際に、トランスミッションデータとブランクデータとの比から被検体の輪郭を抽出したが、トランスミッションデータとブランクデータとの差分から被検体の輪郭を抽出することも可能である。また、ブランクデータを用いずにトランスミッションデータのみから被検体の輪郭を抽出することも可能である。また、吸収係数マップは従来の輪郭抽出手法を組み合わせずに単独であったが、従来の輪郭抽出手法と組み合わせて輪郭抽出の精度を向上させればよい。例えば、被検体の輪郭を、トランスミッションデータとブランクデータの他に、エミッションデータも利用して抽出してもよい。また、当該エミッションデータと、トランスミッションデータとブランクデータとの比(または差分)から得られた吸収補正データとを比較して、いずれかのデータを、より精密なデータとして選択して、その選択されたデータを用いて吸収補正を行ってもよい。 (2) In the first and second embodiments described above, the contour of the subject is extracted from the ratio between the transmission data and the blank data when the contour of the subject is extracted to create the absorption coefficient map of the subject. It is also possible to extract the contour of the subject from the difference between the transmission data and the blank data. It is also possible to extract the contour of the subject from transmission data alone without using blank data. Further, although the absorption coefficient map is single without combining with the conventional contour extraction method, the accuracy of contour extraction may be improved in combination with the conventional contour extraction method. For example, the contour of the subject may be extracted by using emission data in addition to transmission data and blank data. In addition, the emission data is compared with the absorption correction data obtained from the ratio (or difference) between the transmission data and the blank data, and one of the data is selected as more precise data. Absorption correction may be performed using the obtained data.
(3)上述した実施例1、2では、トランスミッションデータとブランクデータとの比から被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成することで吸収補正データを求めたが、上述した吸収係数マップを作成せずに、トランスミッションデータとブランクデータとの比から得られる被検体の透過率の逆数を求めることで吸収補正データを求めることも可能である。 (3) In the first and second embodiments described above, the absorption correction data is obtained by extracting the contour of the subject from the ratio between the transmission data and the blank data and creating the absorption coefficient map of the subject. Absorption correction data can be obtained by obtaining the reciprocal of the transmittance of the subject obtained from the ratio of transmission data and blank data without creating an absorption coefficient map.
(4)上述した実施例1、2では、吸収係数マップは、内部を均一な吸収体とみなしたマップであったが、吸収係数マップは、内部を複数の吸収係数セグメントから構成される吸収体とみなしたマップであってもよい。この場合には、トランスミッションデータとブランクデータとの比(または差分)から被検体の輪郭および上述した吸収係数セグメントの基となる内部形状情報を抽出することになる。また、トランスミッションデータのみから被検体の輪郭を抽出して被検体の吸収係数マップを作成する場合には、トランスミッションデータのみから被検体の輪郭および上述した吸収係数セグメントの基となる内部形状情報を抽出することになる。このように、変形例(4)の場合には、実際の被検体に即して、より正確な吸収係数マップを作成することができ、より正確な吸収補正を行うことができる。
(4) In
1a … 放射線検出器
7 … 投影データ算出部
8 … ブランクデータ収集部
9 … トランスミッションデータ収集部
10 … 吸収補正データ算出部
11 … 吸収補正部
M … 被検体
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