JP6081099B2

JP6081099B2 - Ｓｐｅｃｔ装置

Info

Publication number: JP6081099B2
Application number: JP2012175315A
Authority: JP
Inventors: 本村　信篤; 信篤本村
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: JP2014035220A

Description

本発明の実施形態は、ＳＰＥＣＴ装置に関する。

ＳＰＥＣＴ装置は、ガンマカメラを回転軸周りに回転させながら被検体内からのガンマ線を検出している。ＳＰＥＣＴ撮像データ収集のために、収集時間、画像マトリクスサイズ、エネルギーウィンドウ等の様々なパラメータが設定される。しかし、装置の不具合により、設定された撮像パラメータ通りにデータ収集が行われない場合がある。ユーザは、データ収集終了後に画像等を確認することで異常があったことを発見している。異常が発見された場合、ＳＰＥＣＴ装置により再びデータ収集が行われる。このように、データ収集に異常のある場合におけるスループットには改善の余地がある。

実施形態の目的は、データ収集のスループットの向上を可能とするＳＰＥＣＴ装置を提供することにある。

本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、ガンマ線を検出する検出部と、前記検出部を回転軸周りに回転可能に支持する支持機構と、前記検出部を前記回転軸周りに回転させるために前記支持機構を駆動する駆動部と、前記検出部からの出力に基づいて前記検出部により検出されたガンマ線のカウント値のデータを所定投影角度毎に収集する収集部と、前記回転軸周りの投影角度の変化に対するカウント値の変化度合いに応じてデータ収集に異常があるか否かを所定投影角度毎に判定する判定部と、前記判定部により異常があると判定された場合、即時的に警告を発する警告部と、を具備し、前記判定部は、前記検出部により検出されたガンマ線のカウント値の統計値を所定投影角度毎に算出し、前記回転軸周りの投影角度の変化に対して前記統計値が急激に変化した場合、前記データ収集に異常があると判定し、前記統計値が急激に変化していない場合、前記データ収集に異常がないと判定する。

本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成を示す図。本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集におけるガンマカメラの回転移動とガンマカメラによるガンマ線検出とのタイミングについて説明するための図。図１の判定部による第１の判定処理を説明するための図であり、正常時における総カウント値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の判定部による第１の判定処理を説明するための図であり、正常時における総カウント値の微分値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の判定部による第１の判定処理を説明するための図であり、異常時における総カウント値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の判定部による第１の判定処理を説明するための図であり、異常時における総カウント値の微分値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の判定部による第２の判定処理を説明するための図であり、ガンマ線のエネルギースペクトルにおける光電ウィンドウと散乱ウィンドウとの一例を示す図。図１の判定部による第２の判定処理を説明するための図であり、正常時における光電ウィンドウの総カウント値と散乱ウィンドウの総カウント値との比の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の判定部による第２の判定処理を説明するための図であり、異常時における光電ウィンドウの総カウント値と散乱ウィンドウの総カウント値との比の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図。図１の修復部による修復処理を説明するための図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＳＰＥＣＴ装置を説明する。

図１は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置は、略円筒形状を有する回転フレーム１１を有している。回転フレーム１１の中心軸Ｚは、回転軸に設定されている。回転フレーム１１の開口部には、被検体（患者）Ｐが載置された天板１３が配置される。患者Ｐの撮像領域の中心が開口部内のＦＯＶ（field of view）の中心、すなわち、回転軸Ｚに一致するように天板１３が位置決めされる。回転フレーム１１は、駆動部１５からの駆動信号の供給を受けて回転軸Ｚ周りに回転する。駆動部１５は、撮像制御部１７による制御に従って回転フレーム１１を一定時間毎に間欠的に回転させる。

回転フレーム１１は、少なくとも一台のガンマカメラ１９を装備している。本実施形態におけるガンマカメラ１９の設置台数は、何台でも構わないが、以下、説明を具体的に行うため２台であるとする。ガンマカメラ１９の回転軸Ｚ周りの角度は投影角度と呼ばれている。例えば、ガンマカメラ１９の検出面中心が最も高い位置にある場合、投影角度０度とし、最も低い位置にある場合、投影角度１８０度とする。図１において、２台のガンマカメラ１９−１，１９−２の投影角度間隔は、１８０°であるが、本実施形態に係る投影角度間隔はこれに限定されず、９０°でも良いし、それ以外の如何なる角度でも良い。

各ガンマカメラ１９−１，１９−２は、患者Ｐに投与されたシングルフォトン放出核種（ＲＩ）から放出されたシングルフォトンのガンマ線を検出する。各ガンマカメラ１９−１，１９−２は、ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２と信号処理回路１９２−１，１９２−２とを備えている。ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２は、２次元状に配列された複数の検出素子を有している。各ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２の前面には、ガンマ線の方向性を限定するためのコリメータが装着されている。各検出素子は、シンチレータと光電変換素子との組合せや直接変換型の半導体素子等の様々なタイプがある。光電変換素子としては、光電子増倍管やフォトダイオード等が挙げられる。本実施形態に係る検出素子は、既存の如何なるタイプの検出素子にも有効である。各検出素子は、患者Ｐ内からのガンマ線を検出し、検出されたガンマ線のフォトン数に応じたアナログの電気信号を発生する。ガンマ線検出器１９１−１において発生された電気信号は、信号処理回路１９２−１に供給され、ガンマ線検出器１９１−２において発生された電気信号は、信号処理回路１９２−２に供給される。信号処理回路１９２−１，１９２−２は、ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２にガンマ線が入射する毎に、ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２からの電気信号の出力値と検出素子の位置座標とに基づいて入射ガンマ線の入射位置座標を計算し、入射位置座標を表す信号（以下、位置座標信号と呼ぶ）を出力する。また、信号処理回路１９２−１，１９２−２は、ガンマ線検出器１９１−１，１９１−２にガンマ線が入射する毎に、電気信号の出力値に基づいて入射ガンマ線のエネルギーを計算し、エネルギー値を表す信号（以下、エネルギー信号と呼ぶ）を出力する。ここで、入射ガンマ線毎の位置座標信号とエネルギー信号との組合せをガンマ線検出信号と呼ぶことにする。ガンマ線検出信号は、データ収集部２１に供給される。なお、各ガンマカメラ１９−１，１９−２は、撮像制御部１７による制御に従って駆動と停止とを繰り返す。駆動と停止とのタイミングは、回転フレーム１１の駆動と停止とのタイミングに同期する。

データ収集部２１は、撮像制御部１７による制御に従って、ガンマカメラ１９−１，１９−２からのガンマ線検出信号に基づいて、入射ガンマ線のカウント値のデータを投影角度毎に収集する。

データ収集部２１によるデータ収集方式は、サイノグラム方式とリストモード方式とのうちの何れの方式であっても良い。サイノグラム方式の場合、データ収集部２１は、信号処理回路１９２−１，１９２−２から供給されるガンマ線検出信号に波高弁別処理を施す。波高弁別処理においてデータ収集部２１は、ガンマ線検出信号から所定のエネルギーウィンドウに属するエネルギー信号を有するガンマ線検出信号を抽出する。データ収集部２１は、所定のエネルギーウィンドウ内のエネルギー値に対応するガンマ線検出信号を計数する。所定のエネルギーウィンドウは、目的に応じて種々のエネルギー範囲に設定される。データ収集部２１は、複数の入射位置座標の各々について、各入射位置座標に対応するメモリアドレスにガンマ線信号のカウント値を投影角度単位で記録する。このように投影角度単位で計数を繰り返すことによりデータ収集部２１は、カウント値の空間分布を示すデータ（以下、投影データと呼ぶ）を投影角度毎に生成する。生成された投影データは、投影角度毎に記憶部２３に記憶される。リストモード方式の場合、データ収集部は、ガンマ線検出信号を時系列にリスト形式で記憶部２３に記憶する。リスト形式で記憶されたガンマ線検出信号は、ヒストグラムデータと呼ばれている。ヒストグラムデータは、各ガンマ線検出信号に入射位置座標、エネルギー値、ガンマカメラ１９−１，１９−２の投影角度、及びガンマカメラ１９−１，１９−２によるガンマ線の検出時刻が関連付けられたデータである。データ収集部２１は、ヒストグラムデータに波高弁別処理を施すことによりヒストグラムデータから投影データを生成することが可能である。

記憶部２３は、データ収集部２１からの投影データを投影角度に関連付けて記憶する。また、記憶部２３は、リストモードデータを記憶しても良い。さらに記憶部２３は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集を実行するためのＳＰＥＣＴデータ収集プログラムを記憶している。

判定部２５は、データ収集部２１からの投影データに基づいて、投影角度の変化に対するカウント値の変化度合いに応じてデータ収集に異常があるか否かを所定投影角度毎に繰り返し判定する。判定部２５による判定処理の詳細については後述する。判定部２５による判定結果は、システム制御部３９に供給される。

画像再構成部２７は、画像再構成に必要十分な投影データを記憶部から読み出し、読み出された投影データに基づいて、撮像領域内の放射線同位元素の濃度分布を表現する画像（以下、ＳＰＥＣＴ画像と呼ぶ）を発生する。画像再構成アルゴリズムとしては、ＦＢＰ（filtered back projection）法等の解析学的画像再構成法や、ＭＬ−ＥＭ（maximum likelihood expectation maximization）法やＯＳ−ＥＭ（ordered subset expectation maximization）法等の逐次近似画像再構成法等の既存の画像再構成アルゴリズムが用いられれば良い。ＳＰＥＣＴ画像は、記憶部２３に記憶される。

撮像制御部１７は、撮像パラメータに従ってＳＰＥＣＴデータ収集が行われるように駆動部１５、ガンマカメラ１９−１，１９−２、及びデータ収集部２１を制御する。撮像パラメータとしては、例えば、収集時間、画像マトリクスサイズ、角度サンプリング数、エネルギーウィンドウ等が知られている。収集時間は、各投影角度におけるガンマ線検出信号を収集する時間範囲である。収集時間は、各投影角度におけるガンマカメラ１９の停止時間に略一致する。撮像制御部１７は、設定収集時間だけガンマ線検出が行われるようにガンマカメラ１９を制御する。画像マトリクスサイズは、ガンマ線検出器１９１の検出素子数、換言すれば、再構成画像の画素数に対応する。角度サンプリング数は、データ収集範囲内の投影角度数、換言すれば、ガンマカメラ１９の移動停止回数に対応する。データ収集範囲は、ＳＰＥＣＴデータ収集を行う回転軸Ｚ周りの投影角度範囲である。データ収集範囲は、典型的には、１８０°や３６０°に設定される。撮像制御部１７は、設定角度サンプリング数に応じて回転フレーム１１の移動／停止とガンマカメラ１９のガンマ線検出機能の停止／起動とを繰り返す。エネルギーウィンドウは、データ収集部２１による波高弁別処理において設定される、ガンマ線のカウント対象のエネルギー範囲である。撮像制御部１７は、設定エネルギーウィンドウに従って波高弁別処理が行われるようにデータ収集部２１を制御する。これら撮像パラメータは、例えば、ユーザにより操作部３５を介して設定される。また、撮像制御部１７は、判定部２５によりＳＰＥＣＴデータ収集に異常があると判定された場合、駆動部１５、ガンマカメラ１９、及びデータ収集部２１を制御してＳＰＥＣＴデータ収集を即時的に中断しても良い。

警告部２９は、判定部２５によりＳＰＥＣＴデータ収集に異常があると判定された場合、即時的に警告を発する。警告部２９は、例えば、表示部３１やスピーカ３３を介して異常がある旨を報告するための警告を発する。

表示部３１は、判定部２５によりＳＰＥＣＴデータ収集に異常があると判定された場合、警告部２９による指示に従って、異常がある旨の警告文を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。なお、表示部３１は、ＳＰＥＣＴ画像や撮像計画画面等の通常のＳＰＥＣＴデータ収集において表示され得る種々の情報を表示することもできる。

スピーカ３３は、判定部２５によりＳＰＥＣＴデータ収集に異常があると判定された場合、警告部２９による指示に従って、異常がある旨の音声メッセージや警告音を発する。

操作部３５は、入力機器によるユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。

修復部３７は、撮像パラメータ通りにデータ収集されなかった場合、検出時刻を利用して投影データまたはリストモードデータを修復する。修復部３７による修復処理の詳細については後述する。

システム制御部３９は、ＳＰＥＣＴ装置１の中枢として機能する。システム制御部３９は、本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集プログラムを記憶部２３から読み出し、ＳＰＥＣＴデータ収集プログラムに従って各種構成要素を制御することにより、本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集を実行する。

以下、システム制御部３９の制御により実行される本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集について詳細に説明する。

まず、図２を参照しながら、本実施形態に係るＳＰＥＣＴデータ収集におけるガンマカメラ１９の回転移動とガンマカメラ１９によるガンマ線検出とのタイミングについて説明する。なお、本実施形態に係る収集範囲は、３６０°であっても１８０°であってもどちらでも良い。また、図２においては単一のガンマカメラ１９のよる各動作のタイミングを示しているが、複数のガンマカメラ１９−１，１９−２は略同一のタイミングで動作するものとする。

図２に示すように、撮像制御部１７は、ガンマカメラ１９の回転軸Ｚ周りの回転移動とガンマカメラ１９によるガンマ線検出とが互い違いに実行されるように駆動部１５とガンマカメラ１９とを制御する。回転フレーム１１は、駆動部１５からの動力の供給を受けて一定の周期で回転と停止とを繰り返す。回転期間において回転フレーム１１は、既定の一定角度（以下、回転角度と呼ぶ）だけ回転される。回転角度は、角度サンプリング数とデータ収集範囲とに応じて決定される。移動停止時間（収集時間）は、ＳＰＥＣＴデータ収集時間（検査時間）と角度サンプリング数とに応じて決定される。ガンマカメラ１９は、撮像制御部１７からの制御に従うタイミングでガンマ線検出機能の作動と停止とを繰り返す。撮像制御部１７は、ガンマカメラ１９が回転移動している期間（すなわち、回転フレーム１１が回転している期間）、ガンマカメラ１９のガンマ線検出機能を停止し、ガンマカメラ１９が回転移動を停止している期間（すなわち、回転フレーム１１が停止している期間）、ガンマカメラ１９のガンマ線検出機能を作動させる。収集時間においてガンマカメラ１９によりガンマ線が検出され、検出されたガンマ線に応じた投影データがデータ収集部２１により収集される。

本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置１は、ＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常が発生しているか否かをＳＰＥＣＴデータ収集中に繰り返し判定し、不具合が発生していると判定した場合、ＳＰＥＣＴデータ収集中に即時的に警告を発する。以下、不具合の判定処理について詳細に説明する。判定処理は、カウント値の投影角度変化に対する振る舞いの種類に応じて異なる。

第１の判定処理。第１の判定処理において判定部２５は、「ＳＰＥＣＴデータ収集においては、互いに近傍にある投影角度においてカウント値が急激に変化することはない」、という経験則に従って、ＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常の有無を判定する。

図３は、正常時における総カウント値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図３のグラフの縦軸は、投影角度毎のカウント値の合計値、すなわち、総カウント値に規定され、グラフの横軸は、投影角度に規定されている。なお総カウント値は、一つのガンマカメラによるカウント値の合計値を意味する。図３に示すように、正常時の場合、投影角度変化に応じて総カウント値が変化するものの、隣接する投影角度においては投影角度が急激に変化することはない。図４は、正常時における総カウント値の微分値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図４のグラフの縦軸は、投影角度毎の総カウント値の微分値に規定され、グラフの横軸は、投影角度に規定されている。微分値は、総カウント値の投影角度変化に対する微分である。図４に示すように、隣接する投影角度においては投影角度が急激に変化しないので、総カウント値の微分値は投影角度が変化しても略一定に推移する。

図５は、異常時における総カウント値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図５に示すように、異常時の場合、投影角度変化に応じて総カウント値が急激に変化する。図５においては、総カウント値が急激に上昇する場合を例示している。図６は、異常時における総カウント値の微分値の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図６に示すように、異常時においては、隣接する投影角度においては投影角度が急激に変化するので、総カウント値の微分値も急激に変化する。なお、図５及び図６においては総カウント値が急激に上昇する場合を例示しているが、異常時において総カウント値が急激に下降する場合もある。例えば、不具合により設定収集時間よりも実際の収集時間が長くなってしまった場合、総カウント値が急激に上昇し、収集時間よりも実際の収集時間が短くなってしまった場合、総カウント値が急激に下降する。また、ＳＰＥＣＴデータ収集中、シングルフォトン放出核種が投与された他の患者がＳＰＥＣＴ装置１の付近にいる場合、ガンマカメラ１９は、他の患者からのガンマ線を検査対象の患者からのガンマ線と混同して検出してしまう。これに伴い総カウント値が急激に上昇する。また、ＳＰＥＣＴデータ収集中に患者が大幅に動いた場合、総カウント値が急激に減少する。

正常時の総カウント値の変化曲線と異常時の総カウント値の変化曲線とを比較すれば明らかなように、異常時においてのみ急激に総カウント値が変化する。換言すれば、総カウント値が急激に変化した場合、ＳＰＥＣＴデータ収集に不具合が発生していると推定可能である。判定部２５は、総カウント値をモニタリングし、総カウント値が急激に変化した場合、ＳＰＥＣＴデータ収集に異常があると判定する。

以下、判定部２５による第１の判定処理の具体的な流れについて説明する。ＳＰＥＣＴデータ収集時において投影角度毎に投影データがデータ収集部２１から判定部２５に供給される。投影データは、入射位置座標各々にガンマ線のカウント値が割り付けられたデータである。判定部２５は、供給された投影データに基づいて、既定の入射位置座標範囲に含まれる複数の入射位置座標のカウント値の統計値を投影角度毎に繰り返し即時的に計算する。既定入射位置座標範囲は、入射位置座標の全範囲でも良いし、全範囲のうちのユーザより指定された部分範囲でも良い。統計値としては、合計値でだけでなく、平均値や中間値、最大値等でも良い。統計値の種類は、ユーザにより操作部３５を介して任意に選択可能である。統計値を算出すると判定部２５は、統計値が急激に変化したか否かを投影角度毎に即時的に判定する。このために判定部２５は、例えば、統計値の微分値を計算する。微分値は、例えば、最新の投影角度の統計値と前回の投影角度の統計値との差分として算出される。そして判定部２５は、微分値と閾値とを比較する。微分値が閾値を超えることは、カウント値の統計値が急激に変化することに対応し、微分値が閾値を超えないことは、カウント値の統計値が急激に変化していないことに対応する。閾値は、ユーザにより操作部３５を介して任意の値に設定されても良いし、データ解析により定められた値でも良い。微分値が閾値を超える場合、判定部２５は、異常があると判定する。微分値が閾値を超えない場合、判定部２５は、異常がないと判定する。

なお、上述の第１の判定処理において判定部２５は、投影データを利用してＳＰＥＣＴ装置データ収集に係る異常の有無を判定するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。判定部２５は、リストモードを利用してＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常の有無を判定しても良い。

第２の判定処理。第２の判定処理において判定部２５は、設定エネルギーウィンドウ通りにＳＰＥＣＴデータ収集が行われない場合におけるデータ収集の異常の有無の判定について説明する。エネルギーウィンドウとしては、光電ピークに対するエネルギーウィンドウ（以下、光電ウィンドウと呼ぶ）と散乱線に対するエネルギーウィンドウ（以下、散乱ウィンドウと呼ぶ）との二種類が設定される。判定部２５は、「ＳＰＥＣＴデータ収集においては、投影角度が変化しても光電ウィンドウのカウント値と散乱ウィンドウのカウント値との比が急激に変化することはない」、という経験則に従って、エネルギーウィンドウ通りにＳＰＥＣＴデータ収集が行われない場合における異常の有無を判定する。なお、光電ウィンドウと散乱ウィンドウとは、例えば、散乱線補正のために設定される。

図７は、ガンマ線のエネルギースペクトルにおける光電ウィンドウＷ１と散乱ウィンドウＷ２とを示す図である。図７に示すグラフは、縦軸はカウント値に規定され、横軸がエネルギー［ｋｅＶ］規定されている。光電ウィンドウＷ１は、光電ピークに対応するエネルギー値を中心に含む所定エネルギー範囲のエネルギーウィンドウである。散乱ウィンドウＷ２は、散乱線が支配的な所定エネルギー範囲を有するエネルギーウィンドウである。

図８は、正常時における光電ウィンドウＷ１の総カウント値と散乱ウィンドウＷ２の総カウント値との比Ｗ１／Ｗ２の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図８のグラフの縦軸は比Ｗ１／Ｗ２に規定され、グラフの横軸は投影角度に規定されている。図８に示すように、正常時の場合、投影角度変化に応じて比Ｗ１／Ｗ２は急激に変化せず、略一定に推移する。

図９は、異常時における光電ウィンドウＷ１の総カウント値と散乱ウィンドウＷ２の総カウント値との比Ｗ１／Ｗ２の投影角度変化に亘る変化曲線を示す図である。図９に示すように、異常時の場合、投影角度変化に応じて比Ｗ１／Ｗ２が急激に変化する。図９においては、比Ｗ１／Ｗ２が急激に上昇する場合を例示しているが、比Ｗ１／Ｗ２が急激に下降する場合もある。例えば、設定光電ウィンドウよりも実際の光電ウィンドウＷ１が狭くなったり、実際の散乱ウィンドウＷ２が設定散乱ウィンドウよりも広くなったりした場合、比Ｗ１／Ｗ２が急激に下降する。設定光電ウィンドウよりも実際の光電ウィンドウＷ１が広くなったり、実際の散乱ウィンドウＷ２が設定散乱ウィンドウよりも狭くなったりした場合、比Ｗ１／Ｗ２が急激に上昇する。

正常時と異常時との総カウント値の変化曲線を比較すれば明らかなように、異常時においてのみ急激に比Ｗ１／Ｗ２が変化する。換言すれば、比Ｗ１／Ｗ２が急激に変化した場合、ＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常が発生していると推定される。判定部２５は、比Ｗ１／Ｗ２をモニタリングし、比Ｗ１／Ｗ２が急激に変化した場合、データ収集に異常が発生していると判定する。

以下、判定部２５による第２の判定処理の流れについて説明する。ＳＰＥＣＴデータ収集時において投影角度毎に投影データがデータ収集部２１から判定部２５に供給される。判定部２５は、供給された投影データに基づいて、光電ウィンドウと散乱ウィンドウとの各々について、既定の入射位置座標範囲に含まれる複数の入射位置座標のカウント値の統計値を投影角度毎に繰り返し即時的に計算する。次に判定部２５は、光電ウィンドウのカウント値の統計値と散乱ウィンドウのカウント値の統計値との比を計算する。比は、光電ウィンドウのカウント値の統計値に対する散乱ウィンドウのカウント値の統計値の割合であっても良いし、散乱ウィンドウのカウント値の統計値に対する光電ウィンドウのカウント値の統計値の割合であっても良い。比を算出すると判定部２５は、比が急激に変化したか否かを即時的に判定する。このために判定部２５は、例えば、比の微分値を計算する。微分値は、例えば、今回の投影角度の比と前回の投影角度の比との差分として算出される。そして判定部２５は、微分値と閾値とを比較する。微分値が閾値を超えることは、比が急激に変化することに対応し、微分値が閾値を超えないことは、比が急激に変化していないことに対応する。閾値は、ユーザにより操作部３５を介して任意の値に設定されても良いし、データ解析により定められた値でも良い。微分値が閾値を超える場合、判定部２５は、異常があると判定する。微分値が閾値を超えない場合、判定部２５は、異常がないと判定する。

上記の説明において、光電ウィンドウ及び散乱ウィンドウ各々の設定数は、一つであるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。光電ウィンドウ及び散乱ウィンドウ各々の設定数は、複数であっても良い。

以上で判定部２５による第１の判定処理及び第２の判定処理の説明を終了する。判定部２５により異常があると判定されたことを契機として、警告部２９は、表示部３１やスピーカ３３を介して、ＳＰＥＣＴデータ収集中において警告を即時的に発する。例えば、表示部３１は、「データ収集に異常がみられます」等の異常の旨の警告文を表示すると良い。スピーカ３３は、例えば、「データ収集に異常がみられます」等の異常の旨の音声を発生したり、警告音を発生したりすると良い。警告を受けたユーザは、ＳＰＥＣＴデータ収集を中断すべきか否かを判断する。ＳＰＥＣＴデータ収集を中断すべきと判断した場合、ユーザは、ＳＰＥＣＴデータ収集中において操作部３５を介して中断指示を入力する。中断指示が入力されたことを契機として撮像制御部１７は、駆動部１５、ガンマカメラ１９、及びデータ収集部２１を制御し、ＳＰＥＣＴデータ収集を即時的に中断する。ユーザによるＳＰＥＣＴデータ収集の中断の是非の判断が不要な場合、撮像制御部１７は、判定部２５により異常があると判定されたことを契機として、駆動部１５、ガンマカメラ１９、及びデータ収集部２１を制御し、ＳＰＥＣＴデータ収集を即時的に中断しても良い。自動的に中断することにより不具合によるＳＰＥＣＴデータ収集時間の無駄を最大限削減することができる。

なお、上記の説明においては、投影角度毎に不具合の有無が判定されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、判定部２５は、２以上の単位投影角度毎に不具合の有無を判定しても良い。この場合、カウント値の統計値は、単位投影角度において計数された全てのカウント値に基づいて算出されても良いし、最新の投影角度において計数されたカウント値に基づいて算出されても良い。このように、判定処理の実行時間を減らすことで装置の負担を軽減することができる。

また、第１の判定処理において、カウント値の統計値は、全エネルギー範囲のガンマ線検出信号のカウント値に基づいて算出されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、第１の判定処理におけるカウント値の統計値は、光電ウィンドウに属するガンマ線検出信号に限定して、あるいは、散乱ウィンドウに属するガンマ線検出信号に限定して算出されても良い。

本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置１は、撮像パラメータ通りにデータ収集が行われなかった投影データを修復部３７により修復することができる。次に修復部３７による修復処理について説明する。

修復処理にはリストモードデータが利用される。上述のようにリストモードは、ガンマ線検出信号毎に入射位置座標、エネルギー値、検出時刻、及び投影角度を記録するデータ収集方式である。また、ＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常の原因が「投影角度の誤認知」であるとする。この場合、実際の投影角度とＳＰＥＣＴ装置１とが認識している投影角度が異なり、例えば、ある投影角度においてカウント値が非常に大きくなったり、小さくなったりする。修復部３７は、異常の原因である投影角度という情報を利用せず、検出時刻を利用して、撮像パラメータ通りにデータ収集されなかった投影データを修復する。

図１０は、修復部３７による修復処理を説明するための図である。図１０に示すように、収集時間がα、回転移動時間がβ、ＳＰＥＣＴデータ収集の開始時刻がγであるとする。この場合、投影角度Ａについては、時刻γにデータ収集が開始され、時刻α＋γにデータ収集が終了される。時刻α＋γから時刻α＋β＋γにかけてガンマカメラ１９が回転フレーム１１により投影角度Ａから投影角度Ｂまで移動される。投影角度Ｂについては、時刻α＋β＋γにデータ収集が開始され、時刻２α＋β＋γにデータ収集が終了される。このように投影角度を順番に移動させながら各投影角度においてデータ収集が行われる。ここで、投影角度Ｃと投影角度Ｄとにおいて投影角度の誤認知が発生したものとする。具体的には、投影角度Ｃが投影角度Ｄであると認識されたため、投影角度Ｃに関連付けられたガンマ線検出信号が収集されず、投影角度Ｄに関連付けられたガンマ線データが非常に多く収集されることとなる。この場合、時刻２・α＋２・β＋γから時刻３・α＋２・β＋γまでの期間において収集されたガンマ線検出信号は、投影角度Ｃではなく、投影角度Ｄに関連付けられてしまう。これに伴い、時刻２・α＋２・β＋γから時刻４・α＋３・β＋γまでの期間において収集されたガンマ線検出信号は全て、投影角度Ｄに関連付けられる。

修復部３７は、投影角度の代わりに検出時刻を利用してリストモードデータから投影データを再構築する。修復部３７は、各ガンマ線検出信号を検出時刻に応じて適切な投影角度に割り振る。まず、修復部３７は、第Ｎ番目の投影角度の時間範囲Ａ（Ｎ）＝［開始時刻，終了時刻］を収集時間α、回転移動時間β、及びＳＰＥＣＴデータ収集の開始時刻γに基づいて以下の（１）式に従って規定する。

Ａ（Ｎ）＝［（Ｎ−１）・α＋（Ｎ−１）・β＋γ，Ｎ・α＋（Ｎ−１）・β＋γ］…（１）
例えば、３番目の投影角度の時間範囲Ａ（３）は、（１）式によれば、Ａ（３）＝［２・α＋２・β＋γ，３・α＋２・β＋γ］となる。次に修復部３７は、各ガンマ線検出信号の検出時刻が含まれる時間範囲に対応する投影角度を特定し、特定された投影角度を当該ガンマ線検出信号に割り付ける。このような方法により修復部３７は、各ガンマ線検出信号に対して投影角度の再割付を施すことによりリストモードデータを修復することができる。修復後のリストモードデータは、オリジナルのリストモードとは異なるファイルで記憶されても良いし、オリジナルのリストモードに上書きされても良い。そして修復部３７は、修復されたリストモードデータに波高弁別処理を施すことにより修復後の投影データを生成する。修復後の投影データは、記憶部２３に記憶される。修復後の投影データは、オリジナルの投影データとは異なるファイルで記憶されても良いし、オリジナルの投影データに上書きされても良い。

上記構成により、本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置１は、ガンマカメラ１９、回転フレーム１１、駆動部１５、データ収集部２１、判定部２５、及び警告部２９を有している。ガンマカメラ１９は、ガンマ線を検出する。回転フレーム１１は、ガンマカメラ１９を回転軸Ｚ周りに回転可能に支持する。駆動部１５は、ガンマカメラ１９を回転軸Ｚ周りに回転させるために回転フレーム１１を駆動する。データ収集部２１は、ガンマカメラ１９からの出力に基づいて投影データを所定投影角度毎に収集する。判定部２５は、投影角度の変化に対するカウント値の変化度合いに応じてデータ収集に異常があるか否かを所定投影角度毎に判定する。警告部２９は、判定部２５により異常があると判定された場合、即時的に警告を発する。

このように本実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置１は、ＳＰＥＣＴデータ収集中、ＳＰＥＣＴデータ収集に係る異常の有無を即時的に判定し、異常があると判定された場合、即時的に警告を発することができる。これによりユーザは、ＳＰＥＣＴデータ収集中に異常の有無を知ることができ、必要であれば、ＳＰＥＣＴデータ収集の満了を待たずに、中断することができる。

かくして本実施形態によれば、データ収集のスループットの向上を可能とするＳＰＥＣＴ装置１を提供することが可能となる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…ＳＰＥＣＴ装置、１１…回転フレーム、１３…天板、１５…駆動部、１７…撮像制御部、１９−１…ガンマカメラ、１９−２…ガンマカメラ、２１…データ収集部、２３…記憶部、２５…判定部、２７…画像再構成部、２９…警告部、３１…表示部、３３…スピーカ、３５…操作部、３７…修復部、３９…システム制御部、１９１−１…ガンマ線検出器、１９１−２…ガンマ線検出器、１９２−１…信号処理回路、１９２−２…信号処理回路

Claims

ガンマ線を検出する検出部と、
前記検出部を回転軸周りに回転可能に支持する支持機構と、
前記検出部を前記回転軸周りに回転させるために前記支持機構を駆動する駆動部と、
前記検出部からの出力に基づいて前記検出部により検出されたガンマ線のカウント値のデータを所定投影角度毎に収集する収集部と、
前記回転軸周りの投影角度の変化に対するカウント値の変化度合いに応じてデータ収集に異常があるか否かを所定投影角度毎に判定する判定部と、
前記判定部により異常があると判定された場合、即時的に警告を発する警告部と、
を具備するＳＰＥＣＴ装置であって、
前記判定部は、前記検出部により検出されたガンマ線のカウント値の統計値を所定投影角度毎に算出し、前記回転軸周りの投影角度の変化に対して前記統計値が急激に変化した場合、前記データ収集に異常があると判定し、前記統計値が急激に変化していない場合、前記データ収集に異常がないと判定する、ＳＰＥＣＴ装置。
ガンマ線を検出する検出部と、
前記検出部を回転軸周りに回転可能に支持する支持機構と、
前記検出部を前記回転軸周りに回転させるために前記支持機構を駆動する駆動部と、
前記検出部からの出力に基づいて前記検出部により検出されたガンマ線のカウント値のデータを所定投影角度毎に収集する収集部と、
前記回転軸周りの投影角度の変化に対するカウント値の変化度合いに応じてデータ収集に異常があるか否かを所定投影角度毎に判定する判定部と、
前記判定部により異常があると判定された場合、即時的に警告を発する警告部と、
を具備するＳＰＥＣＴ装置であって、
前記判定部は、第１のエネルギー範囲に属するガンマ線のカウント値の統計値と第２のエネルギー範囲に属するガンマ線のカウント値の統計値との比を所定投影角度毎に算出し、前記回転軸周りの投影角度の変化に対して前記比が急激に変化した場合、前記データ収集に異常があると判定し、前記比が急激に変化していない場合、前記データ収集に異常がないと判定する、ＳＰＥＣＴ装置。
前記第１のエネルギー範囲は、散乱線が支配的なエネルギー範囲であり、前記第２のエネルギー範囲は、光電ピークを含む局所的なエネルギー範囲である、請求項２記載のＳＰＥＣＴ装置。
前記データ収集に異常があると判定された場合、ＰＥＴ撮影を中断するために前記駆動部と前記収集部とを制御する制御部、をさらに備える請求項１又は２記載のＳＰＥＣＴ装置。
前記検出部による前記ガンマ線の検出時刻を利用して前記ガンマ線のカウント値のデータを修復する修復部、をさらに備える請求項１又は２記載のＳＰＥＣＴ装置。