JP5598956B2

JP5598956B2 - Ｐｅｔ／ｍｒｉ装置

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Publication number: JP5598956B2
Application number: JP2010052389A
Authority: JP
Inventors: 泰賀山谷; 隆行小畠
Original assignee: National Institute of Radiological Sciences
Current assignee: National Institute of Radiological Sciences
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: US20140135613A1; EP2369358A3; JP2011185796A; US20170168127A1; US20110224534A1; EP2369358A2; US10627466B2

Description

本発明は、ＰＥＴ／ＭＲＩ装置に係り、特に、短時間でＰＥＴ画像とＭＲＩ画像をほぼ同時に取得することが可能なＰＥＴ／ＭＲＩ装置に関する。

図１に例示する如く、ＣＴ装置１００とＰＥＴ装置２００を組合せて、ＰＥＴ装置２００による機能画像をＣＴ装置１００により得られる形態画像上に重ねて診断するＰＥＴ／ＣＴ装置が普及している。図において、１０は測定（検査）対象である患者又は被検者（以下、患者と総称する）、２０は患者１０が載せられる（寝かされる）ベッド、２２は該ベッド２０の水平方向への移動装置、１０２は、ＣＴ装置１００のＸ線源であるＸ線管球、１０４はＸ線検出器、２０２は、ＰＥＴ装置２００のＰＥＴ検出器を構成する検出器リング（以下単にリングとも称する）である。しかしながら、一般的に、ＣＴによる被曝はＰＥＴによる被曝の数倍であるため、ＣＴによる被曝は無視できない。

一方、ＣＴ装置の代わりに、放射線に被曝することなく形態画像を取得可能なＭＲＩ装置が注目されており、ＰＥＴ画像とＭＲＩ画像の取得が可能なＰＥＴ／ＭＲＩ装置の研究開発が進んでいる。特に、受光素子に磁場の影響を受けないＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）やガイガーモードＡＰＤ（ＳｉＰＭとも呼ばれる）を用いて、ＰＥＴ装置の検出器ユニットを完全にＭＲＩの静磁場中に設置する半導体受光素子方式が開発されており、小動物ＰＥＴ装置と頭部用ＰＥＴ装置で開発実績がある（非特許文献１乃至３、特許文献１乃至３参照）。

一般に、ＰＥＴ装置の感度は、検出器自体の感度が同じ場合、検出器が患者に近いほど、また患者の体軸方向の視野（体軸視野と称する）が拡がるほど高感度になる。しかしながら、静磁場が安定する領域で決まるＭＲＩ装置の有効体軸視野（３０〜４０ｃｍ程度）と同程度のＰＥＴ装置の体軸視野では、ＰＥＴ装置の感度が不足し、ＭＲＩの計測時間（通常数分程度）よりも長いＰＥＴ測定時間を要してしまうという問題点を有していた。

米国特許第７６２６３９２Ｂ２号明細書米国特許ＵＳ２００８／０２８７７７２Ａ１号明細書米国特許ＵＳ２００９／０１０８２０６Ａ１号明細書

Ｓchlyer Ｄ，et al.,"ＡＳimultaneous ＰＥＴ／ＭＲＩscanner bascd on ＲatＣＡＰ in small animals，"ＩＥＥＥＮuclear Ｓcicnce Ｓymposium Ｃonfercnce Ｒccord，Ｖolume：5，pp：3256−3259，2007 Ｓchlemmer ＨＷ，et al．Ｓimultaneous ＭＲ／ＰＥＴＩmaging of the Ｈuman Ｂrain：Ｆeasibility Ｓtudy．Ｒadiology，2008：248，1028−1035．Ｊudenhofer ＭＳ，et al．Ｓimultancous ＰＥＴ−ＭＲＩ：a new approach for functional and morphological imaging．Ｎet Ｍed 2008；14(4)：459−65．

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、短時間でＰＥＴ画像とＭＲＩ画像をほぼ同時に取得できるようにすることを課題とする。

本発明は、測定ポートを有するＭＲＩ装置と、前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、前記ＰＥＴ検出器が測定対象のベッドに取付けられていて互いに一体に移動することを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置により、前記課題を解決したものである。

ここで、前記ＰＥＴ検出器を、測定対象が載せられるベッドの長手方向にスライドできる機構を備えることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器の内側にＭＲＩ用ＲＦコイルを取付けることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器内側に取り付けられたＭＲＩ用ＲＦコイルを、送信用コイル、または受信用コイル、または送受信兼用コイル、または送信用コイルと受信用コイルの両方が混在するコイルとすることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器の測定視野幅を、少なくとも測定対象の頭部から体幹部までをカバーするように延設することができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を、測定対象の長手方向に分割することができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リング、及び／又は、該検出器リングを構成する検出器ユニットの間隔が一定でないようにすることができる。

又、頭部用と体幹部用で分解能及び／又は感度が異なるＰＥＴ検出器を用いることができる。

又、頭部用ＰＥＴ検出器の分解能を、体幹部用ＰＥＴ検出器の分解能より高くすることができる。

又、頭部用ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの内径を、体幹部用ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの内径より小径とすることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器の測定対象の頭部部分において、少なくとも目を覆う部分に開口を設けることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの断面形状において、測定対象の体幹部分の測定対象厚み方向サイズを、検出器が体幹表部に近接するよう、厚み方向と直交する幅方向のサイズと異なるようにすることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの、測定対象の体幹部分における測定対象の厚み方向上側半湾部分の曲率半径を、厚み方向下側半湾部分の曲率半径より小とすることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの、前記測定対象の厚み方向上側半湾部分の少なくとも一部を開放可能とすることができる。

又、前記上側半湾部分を観音開きとすることができる。

又、前記上側半湾部分を片開きとすることができる。

又、前記上側半湾部分と残りの下側半湾部分とを分離可能とすることができる。

又、前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの少なくとも測定対象の厚み方向上側半湾部分の大きさ及び／又は形状を、測定対象に応じて可変とすることができる。

又、頭部用のＰＥＴ検出器を、体幹部用のＰＥＴ検出器に対して移動可能及び／又は取り外し可能とすることができる。

本発明は、又、測定ポートを有するＭＲＩ装置と、前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、ＰＥＴ測定を、ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内へスライドする移動開始前に開始し、ＭＲＩ測定終了後にＰＥＴ検出器を測定対象の退避位置までスライドする移動終了後に終了することで、ＰＥＴ測定時間を可能な限り長くすることを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置により、同様に前記課題を解決したものである。

本発明は、又、測定ポートを有するＭＲＩ装置と、前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、前記ＰＥＴ検出器が、前記測定ポート内を測定対象のスライド移動とは独立してスライド移動する機構を備え、検査中において測定対象がスライドする移動速度よりも遅い移動速度でＰＥＴ検出器をスライド移動するよう制御することを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置により、同様に前記課題を解決したものである。

ここで、測定対象のベッドへの昇降およびセットアップを容易にするために、前記ＰＥＴ検出器を、ベッド上からＭＲＩ測定ポート内へ退避できるスライド機構をもつことができる。

又、ＰＥＴ測定を、ＭＲＩ測定の開始直前に開始しＭＲＩ測定の終了直後に終了することで、またはＰＥＴの画像再構成処理において、ＭＲＩ測定の開始直前からＭＲＩ測定の終了直後までに収集したＰＥＴデータを使用することで、ＰＥＴ測定とＭＲＩ測定の同時性を高めることができる。

本発明によれば、ＰＥＴ検出器を患者に近づけ、かつ／またはＭＲＩ装置の有効測定視野よりもＰＥＴ検出器の有効測定視野を広くすることで、短時間でＰＥＴ画像とＭＲＩ画像をほぼ同時に取得できる。

従来のＰＥＴ／ＣＴ装置の一例の構成を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）正面から見た断面図本発明の第１実施形態の概略構成を示す斜視図同じく詳細構成を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面から見た断面図同じく一般的な動作を示す断面図同じく操作手順を示す流れ図同じくタイムチャート同じく変形例のタイムチャート同じく他の変形例のタイムチャート本発明の第２実施形態の(ａ)概略構成を示す斜視図及び（ｂ）詳細構成を示す側面から見た断面図同じくＲＦコイルの装着状態を示す横断面図本発明の第３実施形態の詳細構成を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面から見た断面図本発明の（ａ）第４実施形態及び（ｂ）第５実施形態の要部構成を示す、側面から見た断面図本発明の第６実施形態の概略構成を示す斜視図同じく側面から見た断面図本発明の第７実施形態の概略構成を示す斜視図第７実施形態の要部構成を示す縦断面図同じく（ａ）細身体形用、（ｂ）太身体形用、及び（ｃ）頭部用のＰＥＴ検出器配置を示す横断面図本発明の第８実施形態の構成及び作用を示す横断面図同じく斜視図第８実施形態の変形例の構成及び作用を示す横断面図本発明の第９実施形態の要部構成及び作用を示す斜視図本発明の第１０実施形態の要部構成を示す斜視図第１０実施形態で用いられるベルト状ＰＥＴ検出器の要部構成を示す斜視図第１０実施形態の信号処理および画像再構成処理を示すブロック図同じくベルト状ＰＥＴ検出器の配置例を示す横断面図本発明の第１１実施形態の要部構成及び作用を示す斜視図第１１実施形態で用いられるベルト状ＰＥＴ検出器の関節部の構成を示す斜視図第１１実施形態をインナーフレームに装着している状態を示す斜視図同じく装着後の状態の例を示す横断面図本発明の第１２実施形態で用いられるベルト状ＰＥＴ検出器を示す斜視図同じく関節部の構成を示す斜視図同じく装着後の状態の例を示す横断面図第１２実施形態の変形例で用いられるインナーフレームを示す斜視図本発明の第１３実施形態の構成を示す斜視図本発明の第１４実施形態の要部構成を示す斜視図同じく（ａ）横断面図及び（ｂ）平面図本発明の第１５実施形態の全体構成を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面から見た断面図第１５実施形態の動作状態を示す断面図本発明の第１６実施形態の全体構成を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面から見た断面図同じく動作状態を示す断面図本発明の第１７実施形態の動作状態を示す、側面から見た断面図本発明の第１８実施形態の全体構成を示す（ａ）正面図及び（ｂ）側面から見た断面図本発明の第１９実施形態の要部構成を示す斜視図本発明の第２０実施形態の要部構成を示す斜視図同じく全体構成を示す側面から見た断面図同じく動作状態を示す断面図

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態は、図２（概要を示す斜視図）、図３（ａ）（正面図）及び（ｂ）（側面から見た断面図）に示す如く、測定ポート（ここでは患者ポート）３０２を有するＭＲＩ装置３００と、前記患者ポート３０２の内径より小さな外径を有し、該患者ポート３０２内を測定対象（ここでは患者）１０と共に移動可能な、ＭＲＩ装置３００の有効測定視野（ＭＲＩ視野と称する）Ｍよりも広い有効測定視野（ＰＥＴ視野と称する）Ｐを有するＰＥＴ検出器２１０とを備えることにより、ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定を可能としたものである。図において、２４は、患者１０を保護するためのクッション、３０４は、ＭＲＩ装置３００用のＲＦコイルである。ＲＦコイル３０４の患者背中側の部分は、クッション２４と一体化していても良い。

前記ＭＲＩ視野Ｍは、静磁場が安定する領域で決まり、一般的には３０〜４０ｃｍ程度であるが、ＰＥＴ視野Ｐを拡張することによって、ＰＥＴ測定の感度を高めることができる。その結果、ＭＲＩ測定時間と同程度のＰＥＴ測定時間でも、十分な画質のＰＥＴ画像を得ることができる。

前記ＰＥＴ検出器２１０としては、ＭＲＩの磁場環境下でも安定に動作するもの、例えば、シンチレータブロックの底面にＡＰＤを配置したものや、発明者らが特開２００９−１２１９２９号公報やY. Yazaki, H. Murayama, N. Inadama, A. Ohmura, H. Osada, F. Nishikido, K. Shibuya, T. Yamaya, E. Yoshida, T. Moriya, T. Yamashita, H. Kawai, “Preliminary study on a new DOI PET detector with limited number of photo-detectors, ”The 5th Korea-Japan Joint Meeting on Medical Physics, Sept 10-12, 2008, Jeju, Korea, YI-R2-3, 2008.で提案した、小さなシンチレータ素子の３次元配列の表面に３次元的に半導体受光素子を配置したＤｅｐｔｈ−ｏｆ−Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＤＯＩ）検出器を用いることができる。ＤＯＩ検出器を使えば、近接化させても分解能の低下は抑えられる。近接化させると、角度揺動による分解能劣化も低減されるほか、立体角も増え、比較的少ない数の検出器でも感度を高めることができる。

本実施形態において、前記ＰＥＴ検出器２１０は、ベッド２０と一体化されている。即ち、ＰＥＴ検出器２１０の一部がベッドとしての機能も兼ねている。ＰＥＴ検出器を最も患者に近づけることができることにより、立体角を大として感度を向上し、測定を短時間に行なうことができる。

前記ＲＦコイル３０４は、ＰＥＴ視野Ｐと同様に、体軸視野をほぼカバーするように設置されている。このＲＦコイル３０４は、患者１０に近付けた方が信号のＳ／Ｎ比が高まることに加え、ＰＥＴ検出器２１０からの電気的ノイズ等を避けるためにも、ＰＥＴ検出器２１０より内側（内径内）に設置する。なお、消滅放射線はＲＦコイルを透過し易いため、ＲＦコイル３０４の存在がＰＥＴ測定に与える影響は限られる。

なお、ベッド移動装置２２によるベッド２０の移動速度は、一定でも良いし、ステップバイステップでも良い。

ＭＲＩ測定開始時の状態を図４（ａ）に、同じくＭＲＩ測定終了時の状態を図４（ｂ）に示す。図４の場合、ベッド移動速度Ｖｂは、一定速度の場合、Ｖｂ＝（Ｐ−Ｍ）／Ｔｍとなる。ここでＴｍはＭＲＩ測定時間である。

できる限りＰＥＴ測定時間Ｔｐを長くしてデータ収集時間を長くすることで、ＰＥＴの画質を高めたい場合の処理手順を図５（ａ）に示す。また、ＰＥＴ測定を、ＭＲＩ測定の開始直前に開始しＭＲＩ測定の終了直後に終了することで、またはＰＥＴの画像再構成処理において、ＭＲＩ測定の開始直前からＭＲＩ測定の終了直後までに収集したＰＥＴデータを使用することで、ＰＥＴ測定時間とＭＲＩ測定時間をほぼ等しくして、ＰＥＴ測定とＭＲＩ測定の同時性を確保したい場合の処理手順を図５（ｂ）に示す。息止め撮影を行う場合は、図５（ｂ）が望ましい。

タイムチャートを図６に示す。ベッド位置は、ベッド前後の端位置をプロットしている。ここで、ＰＥＴ薬剤は、事前に患者に投与されているとする。ＦＤＧ−ＰＥＴであれば通常１時間前に投与する。

図６において、ＰＥＴ測定時間の最大値Ｔｐｍａｘは、ＰＥＴ検出器２１０の装着が終ってから、ＰＥＴ検出器２１０の取り外し又は移動を行なうまでの時間差を示す。

実際のＴｐは、次式の間で決めることができる。
Ｔｍ≦Ｔｐ≦Ｔｐｍａｘ …（１）

図５（ａ）の手順では、ＴｐがＴｐｍａｘに近くなり、図５（ｂ）の手順では、ＴｐがＴｍに近くなる。

なお、ＭＲＩ測定開始位置やＭＲＩ測定終了位置は、必ずしもＭＲＩ視野Ｍの両端である必要は無い。例えば図７に示す変形例の如く、良好な磁場が形成されているＭＲＩ視野の中央を、それぞれＭＲＩ測定開始位置やＭＲＩ測定終了位置としても良い。

更に、ＭＲＩ測定中のベッドのスライドは、一定速度で無く、ステップバイステップでも良い。

更に、図６や図７では、ＭＲＩ測定がベッドの片道移動中に行われていたが、図８に示す他の変形例の如く、往復移動の両方でＭＲＩ測定を行なっても良い。この場合、行きのＭＲＩ測定１と帰りのＭＲＩ測定２は同一シーケンスでも良いが、例えばＭＲＩ測定１はＴ１強調、ＭＲＩ測定２はＴ２強調とするなど、異なるシーケンスを組合せても良い。

なお、前記第１実施形態においては、ＰＥＴ検出器２１０が測定対象の長手方向、ここでは、患者１０の体軸方向に一様な構成とされていたが、図９（ａ）に示す第２実施形態の如く、頭部用ＰＥＴ検出器２１２と体幹部である胴体用ＰＥＴ検出器２１４で分けても良い。第２実施形態の具体例の側面から見た断面図を図９（ｂ）に、ＰＥＴ検出器の胴体部と頭部の横断面図を図１０（ａ）（ｂ）に示す。なお、胴体部のＰＥＴ検出器の断面形状は円形でもよいが、ここでは楕円形としている。

本実施形態においては、頭部用ＰＥＴ検出器２１２と胴体用ＰＥＴ検出器２１４がベッド２０に固定されており、ベッド移動装置２２により、患者１０と一体的に水平方向に移動可能とされている。

ここで、頭部用ＰＥＴ検出器２１２と胴体用ＰＥＴ検出器２１４の間でも同時計数測定を行うようにすれば、頭部用ＰＥＴ検出器２１２と胴体用ＰＥＴ検出器２１４の境界付近で再構成画像の精度が低下することは無い。

頭部用検出器２１２と胴体用検出器２１４の間は、発明者らがＷＯ２００９／１３３６２８Ａ１で提案した開放型ＰＥＴ装置の手法で空けても良いが、図９のように隙間を空けない場合、ＰＥＴ視野Ｐは、頭部視野Ｈ＋胴体視野Ｂとなる。

ＲＦコイルは、送受信兼用、又は、送信専用、又は受信専用とすることができる。ＲＦコイルとＰＥＴ検出器は別体でも良いが、図１０に示すようにＰＥＴ検出器と一体化する場合、以下のような組み合わせが可能である。
・送受信兼用ＲＦコイルをＰＥＴ検出器内側に一体化する。
・送信用ＲＦコイルのみをＰＥＴ検出器内側に一体化し、受信用ＲＦコイルは患者を覆うように別途設置する。
・送信用ＲＦコイルをＭＲＩ装置本体に内蔵し、受信側ＲＦコイルのみをＰＥＴ検出器内側に一体化する。

図１０において、２１８はカバー、３１２は頭部用ＲＦコイル、３１４は胴体用ＲＦコイルである。

第２実施形態を変形させた第３実施形態の具体例の正面図を図１１（ａ）に、側面から見た断面図を図１１（ｂ）に示す。

本実施形態においては、頭部用ＰＥＴ検出器２１２がベッド２０に固定される一方、胴体用ＰＥＴ検出器２１４は、ＰＥＴ検出器移動装置２２０によりベッド２０とは独立に水平方向に移動可能とされている。図において、３２０は患者ポート３０２内でＰＥＴ検出器２１４を支持するローラである。

なお、ＭＲＩ装置３００の患者ポート３０２内で頭部用ＰＥＴ検出器２１２と胴体用ＰＥＴ検出器２１４の中心位置がずれるので、ベッド移動装置２２にベッド上下機構２６を設けて、頭部用ＰＥＴ検出器２１２及び頭部用ＲＦコイル３１２を、患者１０と共に上下移動及びスライド移動可能とすることができる。一方、胴体用ＰＥＴ検出器２１４及び胴体用ＲＦコイル３１４は、水平方向のスライド移動のみで上下移動は不要である。

ＰＥＴ検出器は、部位によって分解能の異なる検出器を組み合わせても良い。図１２（ａ）は、分解能が要求される頭部の近傍では、高分解能の検出器を配置した第４実施形態、図１２（ｂ）は、あまり感度が要求されない下半身、特に脚において、検出器の隙間を大きくして、感度を落とす代わりに使用する検出器数を削減した第５実施形態を示す。

更に、図１３（斜視図）及び図１４（側面から見た断面図）に示す第６実施形態のように、頭部の密閉感に対して、前記開放型ＰＥＴ装置の手法で頭部用ＰＥＴ装置２１２の視野周辺に開放領域を設けても良い。

更に、図１５に示す第７実施形態のように、ＰＥＴ検出器が患者の身体に近接するように、例えば胴体用ＰＥＴ検出器２１４を非円形（図は楕円形）リングとすることも可能である。

更に、図１６に示す要部構成のように、患者１０の体形に応じて、検出器リングの大きさを変えることも可能である。図１６（ａ）は、通常サイズの検出器リング２１４ａを用いた例、図１６（ｂ）は、腹部に大径の検出器リング２１４ｂを用いた例、図１６（ｃ）は、腹部だけでなく、胴体全体に大径の検出器リング２１４ｂを用いた例である。

図１７は図１６の断面を示したもので、図１７（ａ）は細身体形用のＰＥＴ検出器配置、（ｂ）は太身体形用のＰＥＴ検出器配置、図１７（ｃ）は頭部用のＰＥＴ検出器配置を示す。ここで、図１７（ｂ）の太身体形用のＰＥＴ検出器配置では、ベッド側（厚み方向下側）の半湾部と対向側（厚み方向上側）の半湾部で、異なる曲率を持ったカーブに沿って検出器が配置されている。

図中の枡は、シンチレータブロック又は検出器ユニットを示す。

図１８に示す第８実施形態は、患者１０のセットアップを容易とするために、厚み方向上側の半湾部のＰＥＴ検出器２２４を、例えば観音開きで開放可能としたものである。図において、２２２は下側（ベッド側）のＰＥＴ検出器、２２６はヒンジである。

ＰＥＴ検出器は重量があるので、図１９に示すように、いくつかに分割（図１９では６分割）することができる。

なお、図２０に示す変形例のように、片開きとすることもできる。

あるいは図２１に示す第９実施形態のように、ベッド側厚み方向下側）半湾部の検出器２２２とその対向側（厚み方向上側）半湾部の検出器２２４に上下に２分割できる構造とすることもできる。ここで上側検出器２２４は、体形に合わせて、大小様々なものを設置できるようにすることもできる。

あるいは、図２２に示す第１０実施形態のように、各検出器ユニット２０４をリンク２３２で結合してベルト状とし、同一のベルト状ＰＥＴ検出器２３０で、体形に応じて、検出器リングの大きさを変えるように構成しても良い。ここでベッド部分となる下半分においては、各検出器ユニット２０４は、例えば固定用ワイヤ２３４で固定されている。

一方、厚み方向上側の検出器ユニット２０４の関節部分には、図２３に示す如く、角度情報を取得するエンコーダ２３６が付いている。従って、図２４に示す如く、各検出器ユニット２０４の相対位置（隣り合う検出器ユニット間の空間位置座標関係）を得て、画像再構成計算による断層像を得ることが可能となる。

図２４を用いて、被験者の体形に合わせてＰＥＴ検出器の配置を変形する際の、エンコーダ２３６と画像再構成ワークステーション（ＷＳ）４００との関係を説明する。ＰＥＴ検出器２０４で検出された消滅放射線の対は、データ収集システム５００において、同時計数処理、データ収集処理等を通じて、計測データとなる。計測データは、画像再構成ＷＳ４００に送られ、画像再構成処理ののち、断層像として画像出力される。画像再構成においては、正確な検出器の位置が分からないと、システムマトリクスを計算することができない。そこで、エンコーダ２３６を用いて、各隣り合う検出器ユニット間の空間位置座標関係を把握することで各検出器の位置を把握する。

具体的には、エンコーダ２３６によって、各検出器間の関節部分の相対的な角度情報が得られる。これらは、画像再構成ＷＳ４００に送られる。まず検出器座標計算処理によって、検出器の座標が得られる。そして、この検出器座標を元に、システムマトリクスが計算される。画像再構成処理では、まとめて計算したシステムマトリクスを一括して読み込んでもよいし、必要なときに必要な分のシステムマトリクス要素を計算するｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ処理とすることもできる。

第１０実施形態において、小さい検出器リングにした状態を図２５（ａ）に、大きい検出器リングにした状態を図２５（ｂ）に示す。

なお、図２６に示す第１１実施形態のように、体形に合わせた大小のインナーフレーム３０を用意し、ベッド２０部分に接合できるようにして、図２７に示すような、エンコーダを持たないベルト状ＰＥＴ検出器２３０に対して、空間位置座標（検出器位置）を正確且つ簡易的に把握できるようにすることもできる。ここでインナーフレーム３０は、放射線を通し易く、且つ剛性を持つように、例えば強化プラスチック製とすることができる。

第１１実施形態において、ベルト状ＰＥＴ検出器２３０をインナーフレーム３０に装着している状態を図２８に、装着後の状態を図２９に示す。図２９（ａ）は小さいリングサイズ、図２９（ｂ）は大きいリングサイズの例である。

なおベルト状ＰＥＴ検出器２３０は、各検出器ユニット２０４が自在に回動するだけでなく、図３０に示す第１２実施形態のように、検出器ユニット２０４間の距離も可変とすることができる。関節部の詳細を図３１に示す。

第１２実施形態を用いた場合の小さいリングサイズの装着状態を図３２（ａ）に、大きいリングサイズの装着状態を図３２（ｂ）に示す。図２９（ａ）のように検出器を余らしたりすることなく、同数の検出器（図３２では可動部の検出器ユニットは８個）で、異なる大きさのリングサイズを形成することができる。

この第１２実施形態においては、図３３に示す変形例のように、インナーフレーム３０に位置決め用の窪み３０ａを設けて、検出器位置が固定されるようにすることもできる。

図２１に示す第９実施形態、あるいは図２６に示す第１１実施形態のように、予め用意してある大小さまざまな上側半湾部検出器２２４やインナーフレーム３０から、患者の体形（大きさや形状）に合わせて適切なものを選択して使用する場合の、画像再構成処理について述べる。選択した上側検出器２２４やインナーフレーム３０の大きさや形状によって、検出器ユニットの配置が一意に決まるため、エンコーダがなくても、検出器ユニットの空間位置座標を得ることができる。具体的には、ユーザーがコンソール上にて選択した上側検出器２２４やインナーフレーム３０の種類を入力するか、上側検出器２２４やインナーフレーム３０に識別タグをつけて、ベッド２０側で使われた種類を自動判別することもできる。

システムマトリクスは、図２４に示したように、検出器座標を元に毎回計算してもよいが、使用する上側検出器２２４やインナーフレーム３０の種類が限られるため、それぞれのパターンの検出器配置に対応したシステムマトリクスを事前に計算しておき、データセットとして、画像再構成ＷＳ内記憶装置に保存しておいてもよい。

なお、ベルト状ＰＥＴ検出器は、頭部や胴体だけでなく、部位に特化した使用も可能である。図３４は、ベルト状ＰＥＴ検出器の別の応用例を示す第１３実施形態である。ここでは、腕に特化して、腕を巻くようにベルト状ＰＥＴ検出器２３０を用いている。ここで、４０はベルト状ＰＥＴ検出器を設置するテーブルである。

たとえば、頭部用ＰＥＴ装置（図には記されていない）で頭部の動態機能計測を行う場合など、数秒から数分の時間間隔で動脈血の採血を必要とするため、簡便ではない。これに対し腕に巻きつけたベルト状ＰＥＴ検出器を同時に使用すれば、動脈採血することなく、腕内部の動脈を流れるＲＩの濃度や流量を計測することができるため、動態機能計測が容易になる。ベルト状ＰＥＴ検出器は、動脈採血以外にも、部位に特化した高精度な画像診断も可能にする。部位としては、腕のほか、足、関節部分、首、乳房等が挙げられる。

図３５に示す第１４実施形態は、患者１０のセッティングを容易にするため、頭部用ＰＥＴ検出器２１２が、ベッド２０のガイドレール２１上を体軸方向にスライドできるようにしたものである。スライド機構の詳細を図３６に示す。ここで、頭部用ＰＥＴ検出器２１２は取り外し可能とすることもできる。

なお図３７に示す第１５実施形態のように、ＰＥＴ視野ＰがＲＦコイル視野ＦとＭＲＩ視野Ｍの間にある場合は、ベッド２０とＰＥＴ検出器２１０を独立してスライド可能とすることができる。

本実施形態によれば、ベッド２０とＰＥＴ検出器２１０を異なる速度でスライドさせることで、ＲＦコイル視野幅Ｆに対応する広い視野をＰＥＴとＭＲＩで測定することができる。

本実施形態における検査開始から検査終了までの状態を図３８に示す。ベッド移動速度Ｖｂ、ＰＥＴ検出器移動速度Ｖｐ共に一定速度と仮定し、ＭＲＩ測定時間＝ＰＥＴ測定時間＝Ｔと仮定すると、Ｖｐ、Ｖｂは次式に示す如くとなる。
Ｖｐ＝（Ｐ−Ｍ）／Ｔ …（２）
Ｖｂ＝（Ｆ−Ｍ）／Ｔ …（３）

なお、第１５実施形態では、ＰＥＴ検出器が体軸方向で一体型とされていたが、図３９に示す第１６実施形態のように、頭部用ＰＥＴ検出器２１２と胴体用ＰＥＴ検出器２１４を分けても良い。ここで、頭部用ＰＥＴ検出器２１２とベッド２０は一体化して速度Ｖｂでスライドし、胴体用ＰＥＴ検出器２１４は速度Ｖｐでスライドする。

第１６実施形態における検査開始から検査終了までの移動状態を図４０に示す。ここで、ベッド移動速度Ｖｂ、ＰＥＴ検出器移動速度Ｖｐ共にそれぞれ一定速度と仮定し、ＭＲＩ測定時間＝ＰＥＴ測定時間＝Ｔと仮定すると、ＶｐおよびＶｂは次式で表される。
Ｖｐ＝（Ｂ＋Ｈ−Ｍ）／Ｔ …（４）
Ｖｂ＝（Ｆ−Ｍ）／Ｔ …（５）

なお、図４１に示す第１７実施形態のように、ＰＥＴ検出器（少なくとも胴体用ＰＥＴ検出器２１４）が、ベッド２０の移動とは独立して移動する機構を持つ場合、ＰＥＴ検出器に蓋が開くような工夫をしなくても、ＰＥＴ検出器２１４をＭＲＩ装置３００内へ移動することによって、患者のセットアップを容易にすることができる。

即ち、患者セットアップ時には図４１（ａ）に示す如く、ＰＥＴ検出器２１４をＭＲＩ患者ポート３０２内に移動し、ベッド２０に患者１０が乗り易いようにする。頭部用ＰＥＴ検出器２１２を装着する場合、図では左側に移動しておく。

次いで、図４１（ｂ）に示す如く、ＲＦコイル３１２、３１４及び頭部用ＰＥＴ検出器２１２を装着する。具体的には、まず、頭部及び胴体用のＲＦコイル３１２、３１４を装着する。頭部用ＰＥＴ検出器２１２を付ける場合は、スライドして装着する。ここで頭部用ＲＦコイル３１２は頭部用ＰＥＴ検出器２１２に一体化していても良い。

最後に、図４１（ｃ）に示す如く、ベッド２０とＰＥＴ検出器２１４のスライドによって、所定のＭＲＩ測定開始位置に移動する。

検査後の患者の退避は、上記と逆の順序で行なえば良い。

図では頭部からＭＲＩ患者ポート３０２中に入る構成を示しているが、脚側から入るようにしても良い。

又、図４２に示す第１８実施形態のように、送信用ＲＦコイル３０４ＳをＰＥＴ検出器２１０の内側に一体となるよう配設しても良い。受信用ＲＦコイルは、より患者に密接するように設置するが、頭部用ＲＦコイル３１２Ｒと胴体用ＲＦコイル３１４Ｒでサイズを変えても良い。

図４３は、全身ではなく、局所をＰＥＴとＭＲＩで同時に計測をするための第１９実施形態を示している。ＰＥＴ検出器２１０をベッド２０上のガイドレール２１に従ってスライドできるようにしており、計測する部位の位置に来るように、ＰＥＴ検出器２１０を自在に移動できる。ＭＲＩ患者ポート３０２の外で、正確かつ安全にＰＥＴ検出器２１０を計測部位に設置することができ、かつ、ＰＥＴ検出器２１０の設置後は、ベッド２０上患者と一体にスライドするため、位置ずれを心配する必要もない。ベッド２０とＰＥＴ検出器２１０の段差をなくすために、クッション２４を設置するが、クッション２４は、ＰＥＴ検出器２１０の位置に応じて、長さを調整する必要がある。

図４４は、第１９実施形態を変形させた第２０実施形態の要部構成を示す斜視図である。ベッド２０は、ガイドレール２１を含む土台２０Ｂ、支柱２０Ｓおよびカバー２０Ｃから構成され、ＰＥＴ検出器２１０は、リングの一部を土台２０Ｂとカバー２０Ｃの間に挟むように配置する。これによって、患者と接するカバー２０Ｃにおいて段差がなくなるほか、患者をベッドに寝かせたまま、計測箇所を覆う適切な位置にＰＥＴ検出器２１０をスライド移動することができて、便利である。

図４５は、第２０実施形態の全体構成を示す側面から見た断面図である。ここでは、ＰＥＴ検出器２１０の内側に一体になるようにＲＦコイル３０４が配置されている。

図４６は、第２０実施形態の動作状態を示している。図４６（ａ）のように、患者をベッドに寝かす際には、ベッドをＭＲＩ患者ポート３０２から遠ざけた状態で、ＰＥＴ検出器２１０をベッド端部に移動しておく。図４６（ｂ）のように、患者を寝かした後は、計測箇所（図では胸部）をＰＥＴ検出器２１０が覆うように、ＰＥＴ検出器２１０をスライドする。患者セットアップが完了した後、ＰＥＴ検出器２１０をＭＲＩ患者ポート３０２中央に挿入し、ＭＲＩ測定を開始する。

本発明により、ＰＥＴとＭＲＩの同時検査や、全身のＰＥＴ／ＭＲＩ検査が可能になり、有用性はきわめて高い。

１０…患者（測定対象）
２０…ベッド
２１…ガイドレール
２２…ベッド移動装置
２６…ベッド上下機構
３０…インナーフレーム
３０ａ…位置決め用窪み
４０…テーブル
２０４…検出器ユニット
２１０…ＰＥＴ検出器
２１２…頭部用ＰＥＴ検出器
２１４…胴体用ＰＥＴ検出器
２２０…ＰＥＴ検出器移動装置
２２２…ベッド側（下側）ＰＥＴ検出器
２２４…上側ＰＥＴ検出器
２３０…ベルト状ＰＥＴ検出器
２３２…リンク
２３６…エンコーダ
３００…ＭＲＩ装置
３０２…ＭＲＩ装置の患者ポート（測定ポート）
３０４…ＲＦコイル
３１２…頭部用ＲＦコイル
３１４…胴体用ＲＦコイル
４００…画像再構成ＷＳ
５００…データ収集システム
Ｍ…ＭＲＩ視野
Ｐ…ＰＥＴ視野
Ｆ…ＲＦコイル視野
Ｂ…胴体ＰＥＴ視野
Ｈ…頭部ＰＥＴ視野

Claims

測定ポートを有するＭＲＩ装置と、
前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、
ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、
ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、
前記ＰＥＴ検出器が測定対象のベッドに取付けられていて互いに一体に移動することを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を、測定対象が載せられるベッドの長手方向にスライドできる機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器の内側にＭＲＩ用ＲＦコイルが取付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器内側に取り付けられたＭＲＩ用ＲＦコイルが、送信用コイル、または受信用コイル、または送受信兼用コイル、または送信用コイルと受信用コイルの両方が混在するコイルであることを特徴とする請求項３に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器の測定視野幅が、少なくとも測定対象の頭部から体幹部までをカバーするように延設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器が、測定対象の長手方向に分割されていることを特徴とする請求項５に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リング、及び／又は、該検出器リングを構成する検出器ユニットの間隔が一定でないことを特徴とする請求項５又は６に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
頭部用と体幹部用で分解能及び／又は感度が異なるＰＥＴ検出器が用いられていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
頭部用ＰＥＴ検出器の分解能が、体幹部用ＰＥＴ検出器の分解能より高いことを特徴とする請求項８に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
頭部用ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの内径が、体幹部用ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの内径より小径とされていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器の測定対象の頭部部分において、少なくとも目を覆う部分に開口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの断面形状において、測定対象の体幹部分の測定対象厚み方向サイズが、検出器が体幹表部に近接するよう、厚み方向と直交する幅方向のサイズと異なるようにされていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの、測定対象の体幹部分における測定対象の厚み方向上側半湾部分の曲率半径が、厚み方向下側半湾部分の曲率半径より小とされていることを特徴とする請求項１２に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの、前記測定対象の厚み方向上側半湾部分の少なくとも一部が開放可能とされていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記上側半湾部分が観音開きとされていることを特徴とする請求項１４に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記上側半湾部分が片開きとされていることを特徴とする請求項１４に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記上側半湾部分と残りの下側半湾部分とが分離可能とされていることを特徴とする請求項１４に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
前記ＰＥＴ検出器を構成する検出器リングの少なくとも測定対象の厚み方向上側半湾部分の大きさ及び／又は形状が、測定対象に応じて可変とされていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
頭部用のＰＥＴ検出器が、体幹部用のＰＥＴ検出器に対して移動可能及び／又は取り外し可能とされていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
測定ポートを有するＭＲＩ装置と、
前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、
ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、
ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、
ＰＥＴ測定を、ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内へスライドする移動開始前に開始し、ＭＲＩ測定終了後にＰＥＴ検出器を測定対象の退避位置までスライドする移動終了後に終了することで、ＰＥＴ測定時間を可能な限り長くすることを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
測定ポートを有するＭＲＩ装置と、
前記測定ポートに挿入できるＰＥＴ検出器から構成され、
ＰＥＴ検出器をＭＲＩ測定ポート内外へスライドして移動できる機構を備え、
ＰＥＴ測定中にＭＲＩ測定が可能とされているＰＥＴ／ＭＲＩ装置であって、
前記ＰＥＴ検出器が、前記測定ポート内を測定対象のスライド移動とは独立してスライド移動する機構を備え、検査中において測定対象がスライドする移動速度よりも遅い移動速度でＰＥＴ検出器をスライド移動するよう制御することを特徴とするＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
測定対象のベッドへの昇降およびセットアップを容易にするために、前記ＰＥＴ検出器を、ベッド上からＭＲＩ測定ポート内へ退避できるスライド機構をもつことを特徴とする請求項２１に記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。
ＰＥＴ測定を、ＭＲＩ測定の開始直前に開始しＭＲＩ測定の終了直後に終了することで、またはＰＥＴの画像再構成処理において、ＭＲＩ測定の開始直前からＭＲＩ測定の終了直後までに収集したＰＥＴデータを使用することで、ＰＥＴ測定とＭＲＩ測定の同時性を高めたことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載のＰＥＴ／ＭＲＩ装置。