JP5835990B2 - 核医学イメージング装置および核医学イメージング方法 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、核医学イメージング装置および核医学イメージング方法に関する。

従来、被検体の生体組織における機能診断を行なうことができる医用画像診断装置として、ポジトロンエミッションＣＴ装置（ＰＥＴ装置、ＰＥＴ：Positron Emission computed Tomography）が知られている。具体的には、ＰＥＴ検査では、陽電子放出核種で標識された薬剤が被検体に投与される。そして、ＰＥＴ装置は、薬剤から放出された陽電子が電子と結合して消滅する際に、ほぼ反対方向に放出する５１１ｋｅＶの一対のガンマ線を検出することで、薬剤を取り込んだ被検体の組織分布を示す画像（ＰＥＴ画像）の再構成を行なう。

より具体的には、ＰＥＴ装置は、ほぼ反対方向に放出する５１１ｋｅＶの一対のガンマ線を、被検体の周囲にリング状に配置されたフォトンカウンティング（photon counting）方式の検出器モジュールからなる検出器を用いて同時計数する。そして、ＰＥＴ装置は、同時計数したガンマ線のデータ（同時計数情報）を演算処理することにより、ＰＥＴ画像の再構成を行なう。

特開２００７−１０７９９５号公報

しかしながら、従来のＰＥＴ装置では、ハードウェアによって構成された同時計数回路により生成された同時計数情報しか保存することができない。すなわち、従来のＰＥＴ装置では、同時計数でないとされた検出器モジュールからの出力結果は、破棄されてしまうので、時間ウィンドウ幅やエネルギーウィンドウ幅などの同時計数用のパラメータを変化させた同時計数情報を作成することができない。

このため、従来のＰＥＴ装置では、ＰＥＴ画像を読影する読影者の要望に応じてＰＥＴ画像を画像補正するためにＰＥＴ画像の再撮影を行なう必要があった。

実施の形態の核医学イメージング装置は、検出器と、変換器と、計数情報収集部と、計数情報記憶部と、同時計数情報生成部と、画像再構成部と、時間補正データ記憶部と、制御部とを有する。検出器は、被検体に投与された陽電子放出核種から放出されるガンマ線に由来する光の計数結果をアナログデータとして出力する光検出器を複数有する検出器モジュールが複数配列される。変換器は、各光検出器が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する。計数情報収集部は、前記変換器が出力した前記光検出器ごとのデジタルデータから、前記検出器におけるガンマ線の検出位置、前記検出器にガンマ線が入射した時点における当該ガンマ線のエネルギー値および前記検出器がガンマ線を検出した検出時間を前記検出器の計数結果として収集する。計数情報記憶部は、前記計数情報収集部が収集した前記計数結果を、当該計数結果を収集するために用いられたデジタルデータと対応付けて記憶する。同時計数情報生成部は、前記計数情報記憶部が記憶する前記計数情報におけるエネルギー値および検出時間に基づいて、前記陽電子放出核種から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組み合わせを検索することで同時計数情報を生成する。同時計数情報記憶部は、前記同時計数情報生成部が生成した前記同時計数情報を記憶する。画像再構成部は、前記同時計数情報記憶部が記憶する前記同時計数情報に基づいて、核医学画像を再構成する。時間補正データ記憶部は、前記検出器が有する光検出器ごとのガンマ線の検出時間を補正するための時間補正データを記憶する。制御部は、前記時間補正データ記憶部が記憶する前記時間補正データを用いて、前記計数情報記憶部が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように前記同時計数情報生成部を制御し、前記同時計数情報生成部が生成した前記新たな同時計数情報に基づいて、新たな核医学画像を再構成するように画像再構成部を制御する。前記同時計数情報記憶部は、前記同時計数情報生成部が生成した前記同時計数情報を、当該同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測条件と対応付けてさらに記憶する。前記制御部は、前記同時計数情報記憶部が記憶する前記検出時間計測条件と異なる新たな検出時間計測条件を受け付けた場合、前記時間補正データ記憶部が記憶する前記時間補正データおよび前記新たな検出時間計測条件を用いて、前記計数情報記憶部が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータから前記ガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように前記同時計数情報生成部を制御する。

図１は、本実施例に係るＰＥＴ装置の構成を説明するための図である。 図２は、検出器モジュールを説明するための図である。 図３は、ＡＤＣを説明するための図である。 図４は、計数情報収集部を説明するための図である。 図５は、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図（１）である。 図６Ａは、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図（２）である。 図６Ｂは、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図（３）である。 図６Ｃは、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図（４）である。 図６Ｄは、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図（５）である。 図７は、計数情報記憶部を説明するための図である。 図８Ａは、同時計数情報データを説明するための図（１）である。 図８Ｂは、同時計数情報データを説明するための図（２）である。 図９は、光電子増倍管の補正時間の第１の計測方法を説明するための図である。 図１０は、光電子増倍管の補正時間の第２の計測方法を説明するための図である。 図１１は、時間補正データを説明するための図である。 図１２は、制御部による同時計数情報生成制御を説明するための図（１）である。 図１３は、制御部による同時計数情報生成制御を説明するための図（２）である。 図１４は、本実施例に係るＰＥＴ装置の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、核医学イメージング装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、核医学イメージング装置であるＰＥＴ（Positron Emission computed Tomography）装置を、実施例として説明する。

ＰＥＴ装置は、被検体に投与された陽電子放出核種を取り込んだ組織から放出される一対のガンマ線を同時計数することで、陽電子放出核種を取り込んだ組織の分布を示すＰＥＴ画像の再構成を行なう装置である。そして、本実施例に係るＰＥＴ装置は、再撮影を行なうことなくＰＥＴ画像の補正を行なう。

以下、本実施例に係るＰＥＴ装置の構成を、図１などを用いて説明する。図１は、本実施例に係るＰＥＴ装置の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施例に係るＰＥＴ装置は、架台装置１０と、コンソール装置２０とを有する。

架台装置１０は、被検体Ｐに投与され、被検体Ｐの生体組織に選択的に取り込まれた陽電子放出核種から放出される一対のガンマ線を所定のモニタリング期間において計数する装置であり、天板１１と、寝台１２と、寝台駆動部１３と、検出器モジュール１４と、ＡＤＣ１５と、計数情報収集部１６とを有する。なお、架台装置１０は、図１に示すように、撮影口となる空洞を有する。

天板１１は、被検体Ｐが横臥するベッドであり、寝台１２の上に配置される。寝台駆動部１３は、後述する寝台制御部２３の制御のもと、天板１１を移動することにより、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

検出器モジュール１４は、被検体Ｐから放出されるガンマ線を検出するフォトンカウンティング（photon counting）方式の検出器であり、架台装置１０においては、複数の検出器モジュール１４が、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置される。以下では、複数の検出器モジュール１４をまとめて、単に検出器と記載する場合がある。なお、複数の検出器モジュール１４は、リング状に配置される場合に限定されるものではない。例えば、検出器は、複数の検出器モジュール１４がパーシャルリング状に配置される場合であっても良い。或いは、例えば、検出器は、平板上に配列された複数の検出器モジュール１４が２組、被検体Ｐを挟んで、配置される場合であっても良い。図２は、検出器モジュールを説明するための図である。

具体的には、検出器モジュール１４は、図２に示すように、シンチレータ１４１と、光検出器としての光電子増倍管１４２（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）と、ライトガイド１４３とを有するアンガー型の検出器である。

シンチレータ１４１は、被検体Ｐから放出されて入射したガンマ線を可視光に変換するＮａＩ（Sodium Iodide）やＢＧＯ（Bismuth Germanate）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）などが、図２に示すように、２次元に複数配列されている。また、光電子増倍管１４２は、シンチレータ１４１から出力された可視光を増倍して電気信号に変換する装置であり、図２に示すように、ライトガイド１４３を介して稠密に複数個配置されている。ライトガイド１４３は、シンチレータ１４１から出力された可視光を光電子増倍管１４２に伝達するために用いられ、光透過性に優れたプラスチック素材などからなる。

なお、光電子増倍管１４２は、シンチレーション光を受光し光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、および電子の流れ出し口である陽極から成っている。光電効果により光電陰極から放出された電子は、ダイノードに向って加速されてダイノードの表面に衝突し、複数の電子を叩き出す。この現象が多段のダイノードに渡って繰り返されることにより、なだれ的に電子数が増倍され、陽極での電子数は、約１００万にまで達する。かかる例では、光電子増倍管１４２の利得率は、１００万倍となる。また、なだれ現象を利用した増幅のためにダイノードと陽極との間には、通常６００ボルト以上の電圧が印加される。

このように、検出器モジュール１４は、ガンマ線をシンチレータ１４１により可視光に変換し、変換した可視光を光電子増倍管１４２により電気信号に変換することで、被検体Ｐから放出されたガンマ線の数を計数する。なお、光電子増倍管１４２は、時系列に沿って電気信号の強度が電圧値で表された波形のアナログデータを出力する。

図１に戻って、ＡＤＣ１５は、Ａ／Ｄ変換器（Analog/Digital Convertor）であり、各光電子増倍管１４２が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤＣ１５は、高速処理が可能なデジタルオシロスコープであり、例えば、ＡＳＣチップである。図３は、ＡＤＣを説明するための図である。

図３の左図は、光電子増倍管１４２が出力するアナログデータの一例である。ＡＤＣ１５は、アナログデータを高速度でサンプリングすることで、図３の右図に示すように、アナログデータの信号波形が推定可能なデジタルデータを生成する。

図１に戻って、計数情報収集部１６は、ＡＤＣ１５が出力した光電子増倍管１４２ごとのデジタルデータから、検出器におけるガンマ線の検出位置、検出器にガンマ線が入射した時点における当該ガンマ線のエネルギー値および検出器がガンマ線を検出した検出時間を、検出器の計数結果として収集する。

具体的には、計数情報収集部１６は、ガンマ線の検出器モジュール１４における検出位置と、ガンマ線が検出器モジュール１４に入射した時点におけるエネルギー値と、ガンマ線の検出器モジュール１４における検出時間とを、複数の検出器モジュール１４の計数結果に基づく計数情報として収集する。

まず、計数情報収集部１６は、検出器モジュール１４の計数結果から検出位置を収集するために、デジタルデータを用いて、アンガー型位置計算処理を行なう。具体的には、計数情報収集部１６は、図４に示すように、シンチレータ１４１のシンチレーション光を同じタイミングで電気信号に変換出力した各光電子増倍管１４２の位置および電気信号の強度に対応するガンマ線のエネルギー値から重心の位置を演算することで、ガンマ線が入射したシンチレータの位置を示すシンチレータ番号（Ｐ）を計測する。なお、計数情報収集部１６は、光電子増倍管１４２が位置検出型光電子増倍管である場合、検出位置の収集を位置検出型光電子増倍管で行なう。

また、計数情報収集部１６は、各光電子増倍管１４２が出力した電気信号のデジタルデータを、演算処理（積分処理および微分処理）をすることで生成される波形の波高を算出する。そして、計数情報収集部１６は、算出した波高を、検出器モジュール１４に入射したカンマ線のエネルギー値（Ｅ）として計測する。

また、計数情報収集部１６は、検出器モジュール１４がガンマ線を検出した検出時間（Ｔ）を計測する。ここで、検出時間（Ｔ）は、絶対時間（時刻）である場合であってもよいし、ＰＥＴ画像の撮影開始時点からの相対時間であってもよいが、計数情報収集部１６は、検出時間（Ｔ）を、例えば、１０^−１２秒（ｐｓｅｃ）単位の精度にて収集する。

かかる処理により、計数情報収集部１６は、図４に示すように、検出器モジュール１４を一意に特定するための「モジュールＩＤ」に対応付けた『「Ｐ：シンチレータ番号」、「Ｅ：エネルギー値」および「Ｔ：検出時間」』を計数情報として収集する。

ここで、上記した検出時間の計測について、図５および図６を用いて、詳細に説明する。図５、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄは、計数情報収集部による検出時間の計測を説明するための図である。計数情報収集部１６は、予め測定された検出器モジュール１４ごとの補正時間を用いて、デジタルデータの時間補正を行なう。例えば、ＰＥＴ装置の管理者は、Ｇｅ（ゲルマニウム）が内包された点線源を用いて、検出器モジュール１４ごとの検出時間差を計測する。例えば、点線源は、リング状に配置された複数の検出器モジュール１４の略中心となる位置に設置される。そして、計数情報収集部１６は、検出器モジュール１４が点線源から放出されたガンマ線の検出時間を、デジタルデータを用いて計測する。これにより、計数情報収集部１６は、複数の検出器モジュール１４間の検出時間差を計測する。

そして、計数情報収集部１６は、図５に示すように、計測した検出時間差を用いて、検出器モジュール１４ごとにデジタルデータの時間補正を行なう。図５に示す一例は、補正対象の検出器モジュール１４の検出時間が真の検出時間より早まっている検出器モジュール１４のデジタルデータに対して時間補正が行なわれた場合を示している。

そして、計数情報収集部１６は、時間補正後のデジタルデータに対して、予め設定された検出時間計測方法によりガンマ線の検出時間を計測する。例えば、計数情報収集部１６は、図６Ａに示すように、予め設定された電圧値の閾値（ＴＨ）となった時点をガンマ線の検出時間（Ｔ）として計測する。なお、以下では、閾値を用いる方法を「方法１」と記載する。

あるいは、計数情報収集部１６は、図６Ｂに示すように、時間補正後のデジタルデータの立ち上がり部分のプロットを直線で近似する。かかる近似直線は、アナログデータの立ち上がりの傾きを反映したものとなる。そして、計数情報収集部１６は、図６Ｂに示すように、近似曲線とＧＮＤ（Ground）線とが交差する時点（交点）をガンマ線の検出時間（Ｔ）として計測する。なお、以下では、傾きを用いる方法を「方法２」と記載する。

あるいは、計数情報収集部１６は、図６Ｃに示すように、時間補正後のデジタルデータにおける電圧値が極値となる時間をガンマ線の検出時間（Ｔ）として計測する。なお、極値を用いる場合、計数情報収集部１６は、図６Ｄに示すように、最小二乗法などにより近似曲線を算出することで、極値となる時間を計測する。また、閾値を用いる場合も、計数情報収集部１６は、デジタルデータから近似曲線を算出することでガンマ線の検出時間を計測する。なお、以下では、極値を用いる方法を「方法３」と記載する。

ここで、アナログデータは、必ずしも滑らかな曲線とはならない。そこで、計数情報収集部１６は、時間補正後のデジタルデータを波形フィルター処理することで、滑らかな波形に整形した後に、上記の３つの方法のいずれかを用いて、検出時間を計測する場合であってもよい。

すなわち、計数情報収集部１６が検出時間に用いる検出時間計測条件は、検出器モジュール１４ごとの補正時間と、検出時間計測方法との組み合わせにより決定される。なお、検出時間計測方法は、上記の３つの方法のいずれの方法を、波形フィルター処理無しで行なうのか、あるいは、如何なる種類の波形フィルターにより処理した後に行なうのかにより設定される。なお、計数情報収集部１６の検出時間計測方法は、ＰＥＴ装置にて操作者により、予め設定された情報である。このよう設定された同一の検出時間計測方法により、計数情報収集部１６は、検出時間を計測する。

そして、計数情報収集部１６は、収集した計数情報を、計数情報を収集するために用いたデジタルデータとともに、コンソール装置２０（後述する計数情報記憶部２４）に送信する。なお、送信されるデジタルデータは、ＡＤＣ１５が出力した時間補正前のデータである。

図１に戻って、コンソール装置２０は、操作者によるＰＥＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置１０によって収集された計数情報からＰＥＴ画像を再構成する装置である。

具体的には、コンソール装置２０は、図１に示すように、入力部２１と、表示部２２と、寝台制御部２３と、計数情報記憶部２４と、同時計数情報生成部２５と、画像再構成部２６と、データ記憶部２７と、システム制御部２８とを有し、コンソール装置２０が有する各部は、内部バスを介して接続される。

入力部２１は、ＰＥＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボードなどを有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御部２８に転送する。例えば、入力部２１は、操作者からＰＥＴ画像を再構成する際の再構成条件や、画像補正を行なうための補正条件などを受け付ける。

表示部２２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御部２８による制御のもと、ＰＥＴ画像を操作者に表示したり、入力部２１を介して操作者から各種指示や各種設定などを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

寝台制御部２３は、寝台駆動部１３を制御することで、被検体Ｐを架台装置１０の撮影口内に移動させる。

計数情報記憶部２４は、計数情報収集部１６が収集した検出器モジュール１４ごとの計数情報を、計数結果を収集するために用いられたデジタルデータと対応付けて記憶する。図７は、計数情報記憶部を説明するための図である。

図７に示す一例では、「モジュールＩＤ」ごとに、計数情報と、計数情報を収集するために用いられたデジタルデータとが対応付けられて計数情報記憶部２４に格納されている。例えば、計数情報記憶部２４は、図７に示すように、「モジュールＩＤ：Ｄ１」の計数情報「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」と、「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」を収集するために用いられたデータ「Ｐ１ａ−１、・・・」とを対応付けて記憶している。また、計数情報記憶部２４は、図７に示すように、「モジュールＩＤ：Ｄ２」の計数情報「Ｐ：Ｐ２１、Ｅ：Ｅ２１、Ｔ：Ｔ２１」と、「Ｐ：Ｐ２１、Ｅ：Ｅ２１、Ｔ：Ｔ２１」を収集するために用いられたデータ「Ｐ２ｃ−１、・・・」とを対応付けて記憶している。なお、図中の「Ｐ」、「Ｅ」および「Ｔ」は、それぞれ「シンチレータ番号」、「エネルギー値」および「検出時間」を示す。また、例えば、「Ｐ１ａ−１」は、「モジュールＩＤ：Ｄ１」の検出器モジュール１４が有する「ＩＤ：１ａ」の光電子増倍管１４２が「１」回目にガンマ線を計測したデータであることを示す。

また、計数情報記憶部２４は、図７に示すように、「モジュールＩＤ：Ｄ３」などの検出器モジュール１４についても同様に、計数情報と当該計数情報を収集するために用いられたデジタルデータとを対応付けて記憶する。

図１に戻って、同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４が記憶する計数情報におけるエネルギー値および検出時間に基づいて、陽電子放出核種から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組み合わせを検索することで、陽電子から放出された一対のガンマ線の入射方向を決定するための同時計数情報を生成する。

具体的には、同時計数情報生成部２５は、操作者が入力部２１を介して入力した再構成条件に含まれる同時計数情報生成条件に基づいて、同時計数情報を生成する。ここで、同時計数情報生成条件には、時間ウィンドウ幅とエネルギーウィンドウ幅とが指定されている。例えば、同時計数情報生成部２５は、同時計数情報生成条件として操作者が指定した「時間ウィンドウ幅：６００ｐｓｅｃ、エネルギーウィンドウ幅：３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶ」を用いて同時計数情報を生成する。

すなわち、同時計数情報生成部２５は、図７に示す「モジュールＩＤ」ごとの「検出時間（Ｔ）」および「エネルギー値（Ｅ）」を参照して、検出時間の差が「時間ウィンドウ幅：６００ｐｓｅｃ」以内であり、かつ、エネルギー値がともに「エネルギーウィンドウ幅：３５０ｋｅＶ〜５５０ｋｅＶ」にある計数情報の組み合わせを、モジュール間で検索する。これにより、同時計数情報生成部２５は、同時計数情報を生成する。

そして、同時計数情報生成部２５は、生成した同時計数情報を、図１に示すデータ記憶部２７に格納する。具体的には、同時計数情報生成部２５は、生成した同時計数情報を、検出時間計測条件とともに、図１に示すデータ記憶部２７の同時計数情報データ２７ａに格納する。ここで、検出時間計測条件は、上述したように、検出器モジュール１４ごとの補正時間と、検出時間計測方法との組み合わせとなる。すなわち、同時計数情報データ２７ａは、同時計数情報を、当該同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測方法と対応付けてさらに記憶する。図８Ａおよび図８Ｂは、同時計数情報データを説明するための図である。

例えば、同時計数情報データ２７ａは、図８Ａに示すように、「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」と「Ｐ２２、Ｅ：Ｅ２２、Ｔ：Ｔ２２」との組み合わせを、２つの消滅フォトンが同時計数された情報である同時計数情報として記憶する。そして、同時計数情報データ２７ａは、図８Ａに示すように、「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測方法「ＤＴ１＋Ｍ１」も記憶する。また、同時計数情報データ２７ａは、図８に示すように、「Ｐ２２、Ｅ：Ｅ２２、Ｔ：Ｔ２２」の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測条件「ＤＴ２＋Ｍ１」も記憶する。なお、「ＤＴ１」は、「ＩＤ：１」の検出器モジュール１４の補正時間であり、「Ｍ１」は、検出時間計測方法の内容を示すデータである。例えば、「Ｍ１」は、波形フィルター処理無しの方法１に基づく検出時間計測方法である。

なお、同時計数情報生成部２５は、同時計数情報および検出時間計測条件とともに、同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられた光電子増倍管１４２のデジタルデータを同時計数情報データ２７ａに格納する場合であってもよい。これにより、同時計数情報データ２７ａは、例えば、「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」と「Ｐ２２、Ｅ：Ｅ２２、Ｔ：Ｔ２２」との同時計数情報を、図８Ｂに示すように記憶する。すなわち、同時計数情報データ２７ａは、図８Ｂに示すように、計数情報「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ１１」および検出時間計測方法「ＤＴ１＋Ｍ１」に、デジタルデータ「Ｐ１ａ−１、・・・」を対応付けて記憶する。また、同時計数情報データ２７ａは、図８Ｂに示すように、計数情報「Ｐ２２、Ｅ：Ｅ２２、Ｔ：Ｔ２２」および検出時間計測方法「ＤＴ１＋Ｍ１」に、デジタルデータ「Ｐ２ｂ−１、・・・」を対応付けて記憶する。

図１に戻って、画像再構成部２６は、同時計数情報生成部２５が生成した同時計数情報を投影データとして同時計数情報データ２７ａから読み出して、読み出した投影データを、例えば、逐次近似法を用いることで、ＰＥＴ画像を再構成する。あるいは、画像再構成部２６は、同時計数情報の検出時間の時間差を用いて、ＰＥＴ画像を再構成する。そして、画像再構成部２６は、再構成したＰＥＴ画像をデータ記憶部２７の画像データ２７ｂに格納する。

システム制御部２８は、架台装置１０およびコンソール装置２０の動作を制御することによって、ＰＥＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御部２８は、寝台１２の移動や、計数情報収集部１６における計数情報の収集処理を制御する。また、システム制御部２８は、入力部２１を介して入力された操作者からの設定情報に基づいて、同時計数情報生成部２５における同時計数情報の生成処理や画像再構成部２６におけるＰＥＴ画像の再構成処理を制御する。また、システム制御部２８は、画像データ２７ｂが記憶するＰＥＴ画像を、表示部２２に表示するように制御する。

そして、システム制御部２８は、図１に示す時間補正データ２７ｃを用いることで、同時計数情報生成部２５および画像再構成部２６の制御を行なう。

時間補正データ２７ｃは、検出器が有する光電子増倍管１４２ごとのガンマ線の検出時間を補正するための補正時間を記憶する。すなわち、時間補正データ２７ｃは、検出器モジュール１４の時間補正をより正確に行なうためのデータとして、光電子増倍管１４２の補正時間を計測した結果を記憶する。以下、光電子増倍管１４２単位の補正時間の計測方法の具体例について図９および図１０を用いて説明する。図９は、光電子増倍管の補正時間の第１の計測方法を説明するための図であり、図１０は、光電子増倍管の補正時間の第２の計測方法を説明するための図である。

第１の計測方法では、図９に示すように、計測対象となる光電子増倍管１４２の中心軸上にあるシンチレータ１４１の近傍に点線源３０が置かれる。そして、第１の計測方法では、点線源３０が置かれた絶対時間と、計測対象となる光電子増倍管１４２が点線源３０から放出されたガンマ線の検出結果を出力した絶対時間との差が計測される。かかる計測を、すべての光電子増倍管１４２に対して行なう。

これにより、例えば、図９に示すように、「ＩＤ：１」の検出器モジュール１４が有する「ＰＭＴＩＤ：１ａ」の光電子増倍管１４２の補正時間が「ｔ１ａ」として計測される。同様に、「ＩＤ：１」の検出器モジュール１４が有する「ＰＭＴＩＤ：１ｂ」の光電子増倍管１４２の補正時間が「ｔ１ｂ」として計測される。同様に、「ＩＤ：１」の検出器モジュール１４が有する「ＰＭＴＩＤ：１ｃ」の光電子増倍管１４２の補正時間が「ｔ１ｃ」として計測される。

第２の計測方法では、図１０に示すように、第１の計測方法と同様に、計測対象となる光電子増倍管１４２の中心軸上にあるシンチレータ１４１の近傍に点線源３０が置かれる。さらに、点線源を挟み込むように、測定用基準モジュールが配置される。ここで、測定用基準モジュールは、各光電子増倍管の出力時間の誤差が略「０」となるように調整された検出器モジュール１４である。そして、測定用基準モジュールの計測対象となる光電子増倍管１４２に対向する位置にある光電子増倍管の出力時間が計測される。また、計測対象となる光電子増倍管１４２の出力時間が計測される。そして、計測された出力時間の差が、例えば、図１０に示すように、計測対象となる光電子増倍管１４２の補正時間「ｔ１ａ」として計測される。

そして、時間補正データ２７ｃは、上述した第１の計測方法や第２の計測方法の結果を記憶する。図１１は、時間補正データを説明するための図である。例えば、図１１に示す一例では、時間補正データ２７ｃは、「ＩＤ：１」の検出器モジュール１４において、「ＰＭＴＩＤ：Ｐ１ａ」の光電子増倍管１４２の補正時間を「ｔ１ａ」と記憶する。また、図１１に示す一例では、時間補正データ２７ｃは、「ＩＤ：２」の検出器モジュール１４において、「ＰＭＴＩＤ：Ｐ２ａ」の光電子増倍管１４２の補正時間を「ｔ２ａ」と記憶する。また、図１１に示す一例では、時間補正データ２７ｃは、「ＩＤ：３」の検出器モジュール１４において、「ＰＭＴＩＤ：Ｐ３ａ」の光電子増倍管１４２の補正時間を「ｔ３ａ」と記憶する。

そして、図１に示すシステム制御部２８は、時間補正データ２７ｃが記憶する時間補正データを用いて、計数情報記憶部２４が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように同時計数情報生成部２５を制御する。図１２および図１３は、制御部による同時計数情報生成制御を説明するための図である。

例えば、同時計数情報生成部２５は、システム制御部２８の制御により、図１２に示すように、「ＰＭＴＩＤ：Ｐ３ａ」から出力されたアナログデータに由来するデジタルデータの時間補正を「ｔ３ａ」により行なう。同時計数情報生成部２５は、かかる処理を、計数情報記憶部２４が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータすべてに対して実行する。

そして、同時計数情報生成部２５は、システム制御部２８の制御により、計数情報収集部１６が実行した検出時間計測方法により、光電子増倍管ごとの時間補正が行なわれたデジタルデータから、計数情報の検出時間の再計測を行なう。そして、同時計数情報生成部２５は、システム制御部２８の制御により、再計測された検出時間を用いて、新たな同時計数情報を生成する。例えば、図１３に示すように、同時計数情報生成部２５は、「Ｐ：Ｐ１１、Ｅ：Ｅ１１、Ｔ：Ｔ’１１」と「Ｐ２２、Ｅ：Ｅ２２、Ｔ：Ｔ’２２」との組み合わせの同時計数情報を生成し、「Ｐ：Ｐ１２、Ｅ：Ｅ１２、Ｔ：Ｔ’１２」と「Ｐ３２、Ｅ：Ｅ３２、Ｔ：Ｔ’３２」との組み合わせの同時計数情報を生成する。

そして、システム制御部２８は、同時計数情報生成部２５が生成した新たな同時計数情報に基づいて、新たなＰＥＴ画像を再構成するように画像再構成部２６を制御する。画像再構成部２６は、新たに生成したＰＥＴ画像を画像データ２７ｃに格納する。

また、システム制御部２８は、同時計数情報データ２７ａが記憶する検出時間計測方法と異なる新たな検出時間計測方法を受け付けた場合、以下の処理を行なう。例えば、検出時間計測方法「Ｍ１」を、ある種類の波形フィルター処理後のデジタルデータにて行なうと変更する場合、「Ｍ１」の閾値を変更する場合、「Ｍ１」から方法２を用いた検出時間計測方法「Ｍ２」に変更する場合などに、システム制御部２８は、以下の処理を行なう。なお、新規の検出時間計測方法は、入力部２１を介した操作者の入力処理により、システム制御部２８に通知される。

すなわち、システム制御部２８は、時間補正データ２７ｃが記憶する光電子増倍管１４２ごとの時間補正データおよび新たな検出時間計測方法を用いて、計数情報記憶部２４が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を再計測することで新たな同時計数情報を生成するように同時計数情報生成部２５を制御する。

なお、計数情報収集部１６が収集した計数情報に基づいて再構成されたＰＥＴ画像と、新たに再構成されたＰＥＴ画像とは、システム制御部２８の制御により、両方とも表示部２２にて表示される場合であっても、新たに再構成されたＰＥＴ画像のみが表示部２２にて表示される場合であってもよい。

また、同時計数情報データ２７ａは、新たに生成された同時計数情報と、デジタルデータの補正に用いた補正時間と、新たな検出時間計測方法とを対応付けて記憶する。なお、同時計数情報データ２７ａは、新たに生成された同時計数情報と、デジタルデータの補正に用いた補正時間と、新たな検出時間計測方法とともに、さらに、同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられた光電子増倍管１４２のデジタルデータを対応付けて記憶してもよい。

次に、図１４を用いて、本実施例に係るＰＥＴ装置の処理の流れについて説明する。図１４は、本実施例に係るＰＥＴ装置の処理を説明するためのフローチャートである。

図１４に示すように、実施例１に係るＰＥＴ装置は、入力部２１を介して、ＰＥＴ画像の撮影要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、ＰＥＴ画像の撮影要求を受け付けない場合（ステップＳ１０１否定）、ＰＥＴ装置は、待機状態となる。一方、ＰＥＴ画像の撮影要求を受け付けた場合（ステップＳ１０１肯定）、検出器は、被検体Ｐから放出されたガンマ線を検出する。そして、複数の光電子増倍管１４２は、時系列に沿って電気信号の強度が電圧値で表された波形のアナログデータを出力する。

そして、ＡＤＣ１５は、光電子増倍管１４２のアナログデータをデジタルデータに変換し（ステップＳ１０２）、計数情報収集部１６は、計数情報を収集する（ステップＳ１０３）。

その後、計数情報収集部１６は、計数情報記憶部２４に、収集した計数情報を光電子増倍管１４２のデジタルデータに対応付けて格納し（ステップＳ１０４）、同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４が記憶する計数情報から、同時計数情報を生成する（ステップＳ１０５）。

続いて、同時計数情報生成部２５は、同時計測データ２７ａに、生成した同時計数情報を検出時間計測条件に対応付けて格納し（ステップＳ１０６）、画像再構成部２６は、同時計測データ２７ａが記憶する同時計数情報からＰＥＴ画像を再構成する（ステップＳ１０７）。

そして、システム制御部２８は、入力部２１を介して操作者から新たな検出時間計測方法を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

ここで、新たな検出時間計測方法を受け付けた場合（ステップＳ１０８肯定）、同時計数情報生成部２５は、システム制御部２８の制御により、ＰＭＴ（光電子増倍管１４２）ごとの時間補正データおよび新規の検出時間計測方法を用いて、計数情報に対応付けられたデジタルデータから同時計数情報を再生成する（ステップＳ１０９）。そして、画像再構成部２６は、システム制御部２８の制御により、ステップＳ１０９にて再生成された同時計数情報を用いて、ＰＥＴ画像を再構成し（ステップＳ１１０）、処理を終了する。

一方、新たな検出時間計測方法を受け付けなかった場合（ステップＳ１０８否定）、同時計数情報生成部２５は、システム制御部２８の制御により、ＰＭＴ（光電子増倍管１４２）ごとの時間補正データを用いて、計数情報に対応付けられたデジタルデータから同時計数情報を再生成する（ステップＳ１１１）。そして、画像再構成部２６は、システム制御部２８の制御により、ステップＳ１１１にて再生成された同時計数情報を用いて、ＰＥＴ画像を再構成し（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例によれば、検出器は、被検体Ｐに投与された陽電子放出核種から放出されるガンマ線に由来する光の計数結果をアナログデータとして出力する光電子増倍管１４２を複数有する検出器モジュール１４がリング状に複数配列されることで構成される。ＡＤＣ１５は、各光電子増倍管１４２が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する。

そして、計数情報収集部１６は、ＡＤＣ１５が出力した光電子増倍管１４２ごとのデジタルデータから、検出器におけるガンマ線の検出位置、検出器にガンマ線が入射した時点における当該ガンマ線のエネルギー値および検出器がガンマ線を検出した検出時間を検出器の計数結果として収集する。計数情報記憶部２４は、計数情報収集部１６が収集した計数結果を、当該計数結果を収集するために用いられたデジタルデータと対応付けて記憶する。

そして、同時計数情報生成部２５は、計数情報記憶部２４が記憶する計数情報におけるエネルギー値および検出時間に基づいて、陽電子放出核種から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組み合わせを検索することで同時計数情報を生成する。同時計数情報データ２７ａは、同時計数情報生成部２５が生成した同時計数情報を記憶する。画像再構成部２６は、同時計数情報データ２７ａが記憶する同時計数情報に基づいて、核医学画像（ＰＥＴ画像）を再構成する。

時間補正データ２７ｃは、検出器が有する光電子増倍管１４２ごとのガンマ線の検出時間を補正するための時間補正データを記憶する。システム制御部２８は、時間補正データを用いて、計数情報記憶部２４が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように同時計数情報生成部２５を制御する。そして、システム制御部２８は、同時計数情報生成部２５が生成した新たな同時計数情報に基づいて、新たな核医学画像（ＰＥＴ画像）を再構成するように画像再構成部２６を制御する。

従来のＰＥＴ装置では架台装置１０の内部でハードウェア構成の同時計数回路にて生成された同時計数情報しか保存することができなかった。これに対して、本実施例のＰＥＴ装置では、各検出器モジュール１４における計数情報をすべてコンソール装置２０内部に保存し、同時計数情報をコンソール装置２０内部で、例えば、ソフトウェアにより生成することができる。すなわち、実施例１によれば、操作者が異なる同時計数情報生成条件にて再構成されたＰＥＴ画像を参照したい場合、同時計数情報生成部２５は、新たな同時計数情報生成条件に基づいてただちに同時計数情報を生成することができる。

また、近年、一対の消滅ガンマ線の検出時間差を利用して、ガンマ線が放出された位置を正確に特定するＴＯＦ（time of flight）−ＰＥＴ装置の開発が進められている。しかし、ＴＯＦ−ＰＥＴにて要求される時間ウィンドウ幅は、数百ｐｓｅｃのオーダであり、従来のＰＥＴ装置では、検出器モジュール１４から同時計数回路への信号伝達が光速を超えられないためＴＯＦ−ＰＥＴによるＰＥＴ画像を再構成することが困難であった。

しかし、本実施例のＰＥＴ装置は、ｐｓｅｃ単位の精度にて検出時間が収集された計数情報から、同時計数情報をコンソール装置２０内部で生成することができるので、ＴＯＦ−ＰＥＴによるＰＥＴ画像を再構成することができる。

さらに、本実施例では、光電子増倍管１４２が出力したアナログデータをデジタルデータとしてコンソール装置２０内部に記憶するので、コンソール装置２０内部で、光電子増倍管１４２ごとの補正時間を用いて各デジタルデータの出力時間を補正することができるすなわち、計数情報のみでは、時間ウィンドウ幅やエネルギーウィンドウ幅を変更することしかできないが、本実施例では、デジタルデータを計数情報とともに記憶し、さらに、光電子増倍管１４２ごとの補正時間を記憶することで、検出時間差が高精度で再計測された同時計数情報を再生成することができる。すなわち、本実施例では、ＴＯＦ−ＰＥＴによるＰＥＴ画像を、例えば、４００ｐｓｅｃより細かい検出時間差を用いて、再構成することができる。

このように、本実施例では、再撮影を行なうことなく、画質が向上した核医学画像を再構成することが可能となる。

また、本実施例によれば、同時計数情報データ２７ａは、同時計数情報生成部２５が生成した同時計数情報を、当該同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測方法と対応付けてさらに記憶する。そして、システム制御部２８は、同時計数情報生成部２５が記憶する検出時間計測方法と異なる新たな検出時間計測方法を受け付けた場合、時間補正データおよび新たな検出時間計測方法を用いて、各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を再計測することで新たな同時計数情報を生成するように同時計数情報生成部２５を制御する。したがって、本実施例によれば、再撮影を行なうことなく、検出時間計測方法が変更された核医学画像を再構成することが可能となる。なお、上記の実施例では、検出器モジュール１４が、光検出器として複数の光電子増倍管１４２を有する場合について説明した。しかし、上記の実施例は、検出器モジュール１４が、光電子増倍管１４２の代わりに、半導体素子を用いた光検出器を有する場合であっても適用可能である。かかる光検出器としては、例えば、半導体素子アレイとしてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Avalanche Photodiode）を用いたシリコンフォトマルチプライアー（ＳｉＰＭ：Silicon Photomultiplier）が挙げられる。

以上、説明したとおり、本実施例によれば、再撮影を行なうことなくＰＥＴ画像の補正を行なうことが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 架台装置
１１ 天板
１２ 寝台
１３ 寝台駆動部
１４ 検出器モジュール
１４１ シンチレータ
１４２ 光電子増倍管
１４３ ライトガイド
１５ ＡＤＣ
１６ 計数情報収集部
２０ コンソール装置
２１ 入力部
２２ 表示部
２３ 寝台制御部
２４ 計数情報記憶部
２５ 同時計数情報生成部
２６ 画像再構成部
２７ データ記憶部
２７ａ 同時計数情報データ
２７ｂ 画像データ
２７ｃ 時間補正データ
２８ システム制御部

Claims (7)

1. 被検体に投与された陽電子放出核種から放出されるガンマ線に由来する光の計数結果をアナログデータとして出力する光検出器を複数有する検出器モジュールが複数配列された検出器と、
   各光検出器が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する変換器と、
   前記変換器が出力した前記光検出器ごとのデジタルデータから、前記検出器におけるガンマ線の検出位置、前記検出器にガンマ線が入射した時点における当該ガンマ線のエネルギー値および前記検出器がガンマ線を検出した検出時間を前記検出器の計数結果として収集する計数情報収集部と、
   前記計数情報収集部が収集した前記計数結果を、当該計数結果を収集するために用いられたデジタルデータと対応付けて記憶する計数情報記憶部と、
   前記計数情報記憶部が記憶する前記計数情報におけるエネルギー値および検出時間に基づいて、前記陽電子放出核種から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組み合わせを検索することで同時計数情報を生成する同時計数情報生成部と、
   前記同時計数情報生成部が生成した前記同時計数情報を記憶する同時計数情報記憶部と、
   前記同時計数情報記憶部が記憶する前記同時計数情報に基づいて、核医学画像を再構成する画像再構成部と、
   前記検出器が有する光検出器ごとのガンマ線の検出時間を補正するための時間補正データを記憶する時間補正データ記憶部と、
   前記時間補正データ記憶部が記憶する前記時間補正データを用いて、前記計数情報記憶部が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように前記同時計数情報生成部を制御し、前記同時計数情報生成部が生成した前記新たな同時計数情報に基づいて、新たな核医学画像を再構成するように前記画像再構成部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記同時計数情報記憶部は、前記同時計数情報生成部が生成した前記同時計数情報を、当該同時計数情報の組み合わせ元の計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を計測する際に用いられた検出時間計測条件と対応付けてさらに記憶し、
   前記制御部は、前記同時計数情報記憶部が記憶する前記検出時間計測条件と異なる新たな検出時間計測条件を受け付けた場合、前記時間補正データ記憶部が記憶する前記時間補正データおよび前記新たな検出時間計測条件を用いて、前記計数情報記憶部が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータから前記ガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように前記同時計数情報生成部を制御する、
   核医学イメージング装置。
2. 前記計数情報収集部は、前記デジタルデータの出力値、または、波形フィルター処理後の前記デジタルデータの出力値が所定の閾値となった時点をガンマ線の検出時間として計測する方法を用いる、請求項１に記載の核医学イメージング装置。
3. 前記計数情報収集部は、前記デジタルデータを近似した近似曲線の出力値、または、前記波形フィルター処理後の前記デジタルデータを近似した近似曲線の出力値を、前記所定の閾値との比較対象とする、請求項２に記載の核医学イメージング装置。
4. 前記計数情報収集部は、前記デジタルデータの立ち上がり部分の傾きを近似した近似直線と基準線とが交差する時点、または、波形フィルター処理後の前記デジタルデータの立ち上がり部分の傾きを近似した近似直線と基準線とが交差する時点をガンマ線の検出時間として計測する方法を用いる、請求項１に記載の核医学イメージング装置。
5. 前記計数情報収集部は、前記デジタルデータにおける出力値が極値となった時点、または、波形フィルター処理後の前記デジタルデータの出力値が極値となった時点をガンマ線の検出時間として計測する方法を用いる、請求項１に記載の核医学イメージング装置。
6. 前記計数情報収集部は、前記デジタルデータを近似した近似曲線、または、前記波形フィルター処理後の前記デジタルデータを近似した近似曲線を用いて極値となる時点を計測する、請求項５に記載の核医学イメージング装置。
7. 被検体に投与された陽電子放出核種から放出されるガンマ線を検出する検出器モジュールが複数配列された検出器にて、前記検出器モジュールが複数有する光検出器それぞれが、前記ガンマ線に由来する光の計数結果をアナログデータとして出力し、
   変換器が、各光検出器が出力したアナログデータをデジタルデータに変換し、
   計数情報収集部が、前記変換器が出力した前記光検出器ごとのデジタルデータから、前記検出器におけるガンマ線の検出位置、前記検出器にガンマ線が入射した時点における当該ガンマ線のエネルギー値および前記検出器がガンマ線を検出した検出時間を前記検出器の計数結果として収集し、収集した前記計数結果を、当該計数結果を収集するために用いられたデジタルデータと対応付けて計数情報記憶部に格納し、
   同時計数情報生成部が、前記計数情報記憶部が記憶する前記計数情報におけるエネルギー値および検出時間に基づいて、前記陽電子放出核種から放出された一対のガンマ線が同時に計数された計数情報の組み合わせを検索することで同時計数情報を生成し、生成した前記同時計数情報を同時計数情報記憶部に格納し、
   画像再構成部が、前記同時計数情報記憶部が記憶する前記同時計数情報に基づいて、核医学画像を再構成し、
   制御部が、時間補正データ記憶部に格納された前記検出器が有する光検出器ごとのガンマ線の検出時間を補正するための時間補正データを用いて、前記計数情報記憶部が記憶する各計数情報に対応付けられたデジタルデータからガンマ線の検出時間を補正することで新たな同時計数情報を生成するように前記同時計数情報生成部を制御し、前記同時計数情報生成部が生成した前記新たな同時計数情報に基づいて、新たな核医学画像を再構成するように前記画像再構成部を制御する、
   ことを含む、核医学イメージング方法。