JP6234698B2 - 医用画像診断装置及びｐｅｔ−ｍｒｉ装置 - Google Patents

医用画像診断装置及びｐｅｔ−ｍｒｉ装置 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置及びＰＥＴ−ＭＲＩ装置に関する。
従来、陽電子放出断層撮影装置（以下「ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置」）とＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置とを組み合わせた「ＰＥＴ−ＣＴ装置」が活用されている。また、近年では、ＰＥＴ装置と磁気共鳴イメージング装置（以下「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」）とを組み合わせた「ＰＥＴ−ＭＲＩ装置」の活用が期待されている。例えば、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置は、アルツハイマー病の早期診断への活用などが期待されている。
特開２０１２−０７３２４３号公報
本発明が解決しようとする課題は、画質を向上することができる医用画像診断装置及びＰＥＴ−ＭＲＩ装置を提供することである。
実施形態に係る医用画像診断装置は、第１撮像部と、第２撮像部と、位置特定部と、移動制御部とを備える。前記第１撮像部は、陽電子放出核種から放出された消滅放射線を検出するＰＥＴ（Positron Emission Tomography）検出器であって相互の間隔を調整可能に設けられた第１ＰＥＴ検出器及び第２ＰＥＴ検出器によって、ＰＥＴによる撮像を行う。前記第２撮像部は、前記第１撮像部とは異なる撮像法による撮像を行う。前記位置特定部は、前記第２撮像部によって撮像された医用画像に基づいて、撮像対象の部位が含まれる撮像範囲を特定し、特定した撮像範囲と、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成されるＰＥＴによる撮像の有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する。前記移動制御部は、特定された前記位置に応じて、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動を制御する。前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動後に、撮像を行う。
図１は、本実施形態に係るＰＥＴ−ＭＲＩ装置の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器の周辺における各部の配置を示す図である。 図３は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器の周辺における各部の配置を示す図である。 図４Ａは、本実施形態におけるＰＥＴ及びＭＲＩの有効視野を示す図である。 図４Ｂは、本実施形態におけるＰＥＴ及びＭＲＩの有効視野を示す図である。 図５は、本実施形態におけるＰＥＴ及びＭＲＩの有効視野の変化を示す図である。 図６は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態における撮像範囲調整画面を示す図である。 図８は、本実施形態における撮像範囲調整画面を示す図である。 図９は、本実施形態における撮像範囲調整画面を示す図である。
以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＰＥＴ−ＭＲＩ装置を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１と、寝台２と、傾斜磁場コイル３と、傾斜磁場コイル駆動回路４と、送信用高周波コイル５と、送信部６と、受信用高周波コイル７と、受信部８と、ＭＲデータ収集部９と、計算機１０と、コンソール１１と、ディスプレイ１２と、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂと、ＰＥＴ検出器用電源１４と、ＰＥＴデータ収集部１５と、シーケンスコントローラ１６とを備える。
静磁場磁石１は、ボア内の空間に静磁場を発生させる。なお、ボアは、静磁場磁石１や傾斜磁場コイル３などを収容する略円筒状の構造物である。寝台２は、被検体Ｐが載置される天板２ａを有し、天板２ａをボア内へ移動することで、被検体Ｐを静磁場内に移動させる。
傾斜磁場コイル３は、静磁場と同一方向の磁場強度が、磁場中心からのＸ，Ｙ，Ｚ方向の距離に対してほぼ線形に変化する傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。傾斜磁場コイル３は、略円筒状に形成され、静磁場磁石１の内周側に配置される。傾斜磁場コイル駆動回路４は、シーケンスコントローラ１６による制御のもと、傾斜磁場コイル３を駆動する。
送信用高周波コイル５は、送信部６から送信される高周波パルスに基づいて、静磁場内に置かれた被検体Ｐに高周波磁場を印加する。送信用高周波コイル５は、略円筒状に形成され、傾斜磁場コイル３の内周側に配置される。送信部６は、シーケンスコントローラ１６による制御のもと、送信用高周波コイル５に高周波パルスを送信する。
受信用高周波コイル７は、高周波磁場及び傾斜磁場の印加により被検体Ｐから発せられる磁気共鳴信号を検出する。例えば、受信用高周波コイル７は、撮像対象の部位に応じて被検体Ｐの表面に配置される表面コイルである。受信部８は、シーケンスコントローラ１６による制御のもと、受信用高周波コイル７によって検出された磁気共鳴信号を受信する。また、受信部８は、受信した磁気共鳴信号をＭＲデータ収集部９に送る。
ＭＲデータ収集部９は、シーケンスコントローラ１６による制御のもと、受信部８から送られた磁気共鳴信号を収集する。また、ＭＲデータ収集部９は、収集した磁気共鳴信号を増幅及び検波した後にＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換してＭＲデータを生成し、生成したＭＲデータを計算機１０に送る。
ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂ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消滅放射線（以下「ガンマ線」）を計数情報として検出する。また、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、検出した計数情報をＰＥＴデータ収集部１５に送る。ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、リング状に形成され、送信用高周波コイル５の内周側に配置される。例えば、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、シンチレータと光検出器とを有する検出器モジュールをリング状に配置することで形成される。ここで、シンチレータは、例えば、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）などである。また、光検出器は、例えば、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）素子やＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）などの半導体検出器や、光電子増倍管（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube））である。
ＰＥＴ検出器用電源１４は、光検出器を駆動するための電力をＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂに供給する。ＰＥＴデータ収集部１５は、シーケンスコントローラ１６による制御のもと、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂから送られた計数情報を収集する。また、ＰＥＴデータ収集部１５は、収集した計数情報を用いて、ガンマ線を略同時に検出した計数情報の組み合わせである同時計数情報をＰＥＴデータとして生成し、生成したＰＥＴデータを計算機１０に送る。
シーケンスコントローラ１６は、撮像時に実行される各種撮像シーケンスに基づいて、上述した各部を制御する。
図２及び図３は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの周辺における各部の配置を示す図である。なお、図２において、点２０は、静磁場の磁場中心を示す。また、図２おいて、点線で囲まれた略球状の領域２１は、ＭＲＩの有効視野を示す。また、図２において、一点鎖線２２は、ボアの内壁を示す。
図２に示すように、本実施形態において、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、ボアの内周側に配置される。また、ＰＥＴ検出器１３ａ及びＰＥＴ検出器１３ｂは、静磁場磁石１によって発生する静磁場の磁場中心２０を挟むように、ボアの軸方向に間隔を開けて配置される。すなわち、本実施形態においては、ＭＲＩの有効視野となる磁場中心２０の周辺を避けてＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂが配置される。これにより、ＰＥＴ検出器の影響によるＭＲ画像の画質劣化が抑えられる。
また、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、ボアの軸方向に沿ってＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂを移動する移動機構を有する。図３は、ＰＥＴ検出器１３ａが配置された側の開口部からボア内を見た場合の各部の配置を示す。例えば、図３に示すように、移動機構２３は、ボアの内壁２２の下側に設置された２本のレールである。移動機構２３は、例えば、ＰＥＴ検出器１３ａの外周面に溝状に形成されたレール受け部に嵌合し、ＰＥＴ検出器１３ａをボアの軸方向に沿って移動可能に支持する。なお、ＰＥＴ検出器１３ｂの側にも同様に、ＰＥＴ検出器１３ｂを移動するための移動機構２３が設けられる。
ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、それぞれ移動機構２３から着脱可能であり、ボアの開口部の両側から挿入したり取り出したりすることができる。このように、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂを着脱可能な構造にすることで、従来のＭＲＩ装置に組込むことが比較的容易となり、広く普及が図れる。
次に、図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態におけるＰＥＴ及びＭＲＩの有効視野を示す図である。有効視野とは、画像化対象のデータとして有効な（画質を保証する範囲の）データを収集可能な領域である。ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００において、有効視野には、ＰＥＴ画像用に有効なデータを収集可能な「ＰＥＴの有効視野」、ＭＲ画像用に有効なデータを収集可能な「ＭＲＩの有効視野」の他に、ＰＥＴ画像及びＭＲ画像の双方に有効なデータを収集可能な「ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野」がある。
まず、図４Ａに示すように、一般に、ＭＲＩの有効視野は、磁場中心２０を中心とする略球状の領域２１である。一方、ＰＥＴの有効視野は、ＰＥＴ検出器１３ａの内周面で囲まれた領域２４ａ、及び、ＰＥＴ検出器１３ｂの内周面で囲まれた領域２４ｂである。また、ＰＥＴ検出器１３ａの内周面とＰＥＴ検出器１３ｂの内周面との間に形成される領域２５も、ＰＥＴの有効視野である。
このようなことから、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野は、ＰＥＴの有効視野とＭＲＩの有効視野との重複部分、すなわち、ＭＲＩの有効視野２１内であって、且つ、ＰＥＴの有効視野２４ａ、２４ｂ、及び２５との重複部分となる。もっとも、本実施形態においては、画質保証の観点から、これらの重複部分のうち、特に図４Ａに示す略菱形の領域２６をＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野として扱うこととする。この略菱形の領域２６は、図４Ｂに示すように、略円錐の底面を張り合わせた形状である。なお、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野は、図４Ａに示す領域２６に限られず、例えば、ＰＥＴの有効視野とＭＲＩの有効視野との重複部分を広くＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野として扱ってもよい。また、例えば、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂのサイズによっても、その有効視野は変化する。
ここで、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野は、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂを移動することによって、例えば、ボアの軸方向に垂直方向の長さが変化する。図５は、本実施形態におけるＰＥＴ及びＭＲＩの有効視野の変化を示す図である。上述したように、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、移動機構を有し、相互の間隔を調整することが可能である。例えば、図５（Ｂ）に示す状態から、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂを移動させることで、例えば図５（Ａ）に示すように、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔を狭めることができる。また、例えば図５（Ｃ）に示すように、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔を広げることができる。
図５（Ｂ）に示されるＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６と、図５（Ａ）に示されるＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６とを比較する。すると、ボアの軸方向（Ｚ軸方向）の大きさは変化しないものの、Ｙ軸方向の大きさは、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔が狭い図５（Ａ）の方が大きいことがわかる。また、図４（Ｂ）に示したように、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６は、略円錐の底面を張り合わせた形状であるので、Ｘ軸方向の大きさも、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔が狭い図５（Ａ）の方が大きくなる。
また、図５（Ｂ）に示されるＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６と、図５（Ｃ）に示されるＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６とを比較する。すると、ボアの軸方向（Ｚ軸方向）の大きさは変化しないものの、Ｙ軸方向の大きさは、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔が広い図５（Ｃ）の方が小さいことがわかる。また、Ｘ軸方向の大きさも、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔が広い図５（Ｃ）の方が小さくなる。
このように、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔が広ければ広いほど、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６は小さくなり、また空間分解能は低下するおそれがある。しかしながら、一方で、ＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔を狭めた場合には、ＰＥＴとＭＲＩとの相互干渉が問題となり得る。例えば、光電子増倍管は、電子が真空中を走行する仕組みである。このため、光電子増倍管を用いたＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、ＭＲＩによる磁場の影響を受け易い。また、シンチレータは、磁性を有する元素であることが多い。このため、かかるシンチレータを用いたＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、磁場の均一性を乱すおそれがある。このような相互干渉の問題は、ひいては、画質の低下につながるものである。
以上のことから、本実施形態に係るＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、有効視野２６とＰＥＴの撮像範囲との適切な重畳関係をみつけ、その重畳関係となるまではＰＥＴ検出器１３ａとＰＥＴ検出器１３ｂとの間隔をできるだけ広げて相互干渉の問題を回避することで、有効視野２６の大きさと相互干渉の問題とのバランスをとる。具体的には、本実施形態に係るＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、プリスキャンで撮像されたＭＲ画像に基づき、ＰＥＴの撮像範囲が有効視野２６に含まれ、且つ、この撮像範囲と有効視野２６との差分が小さくなるようにＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定し、特定した位置にＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂを移動させてから、ＰＥＴ及びＭＲＩによる本スキャンを行う。
かかる処理は、計算機１０に備えられた各部を中心に実現される。図１に示すように、計算機１０は、ＭＲＩプリスキャン部１０ａと、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂと、ＰＥＴ検出器移動制御部１０ｃと、シミング部１０ｄと、ＭＲＩスキャン部１０ｅと、ＰＥＴスキャン部１０ｆとを備える。なお、計算機１０は、コンソール１１を介して操作者による操作を受け付ける。また、計算機１０は、ＰＥＴ画像やＭＲ画像などをディスプレイ１２に表示させる。
ＭＲＩプリスキャン部１０ａは、ＭＲＩのプリスキャンを行い、ＭＲ画像を生成する。ここで、プリスキャンとは、後続のスキャン（例えば、診断画像を収集するためのスキャン）に必要なデータを収集するために先行して行われるスキャンのことである。例えば、ＭＲＩプリスキャン部１０ａは、プリスキャンにおいて、診断画像の撮像範囲を位置決めするためのＭＲ画像を収集したり、受信用高周波コイル７の受信感度分布を示すデータを収集したり、静磁場強度の均一性の調整に用いるデータを収集したりする。
例えば、ＭＲＩプリスキャン部１０ａは、シーケンスコントローラ１６、傾斜磁場コイル駆動回路４、送信部６、受信部８、ＭＲデータ収集部９などを制御し、プリスキャンを行う。また、ＭＲＩプリスキャン部１０ａは、ＭＲデータ収集部９によって生成されたＭＲデータを再構成し、ＭＲ画像を生成する。このＭＲ画像は、ＭＲＩの診断画像の撮像範囲の位置決めに用いられる他、後述するように、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂによる処理に用いられる。
ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、ＭＲＩプリスキャン部１０ａにより撮像されたＭＲ画像に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定する。例えば、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を調整するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）として「撮像範囲調整画面」をディスプレイ１２に表示し、この画面上で、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置、又は有効視野２６の変更指示を受け付けることで、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定する。なお、本実施形態に係るＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、ＭＲ画像に基づいて天板２ａの位置も特定する。
ＰＥＴ検出器移動制御部１０ｃは、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂによって特定された位置に応じて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの移動を制御する。例えば、ＰＥＴ検出器移動制御部１０ｃは、移動機構２３を制御することで、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの移動を制御する。なお、本実施形態に係るＰＥＴ検出器移動制御部１０ｃは、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂによって特定された天板２ａの位置に応じて、天板２ａの移動も制御する。
シミング部１０ｄは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置に応じて静磁場強度の均一性を調整する。例えば、シミング部１０ｄは、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００の設置時などに、磁場中心２０を挟むように対向して設けられるＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔を替えながら、静磁場強度の均一補正に用いるデータ（静磁場の影響を反映したデータ）を予め収集する。また、シミング部１０ｄは、予め収集したデータに基づいて、静磁場の不均一成分を打ち消す補正磁場を計算する。また、シミング部１０ｄは、この計算した補正磁場に応じて電流値（補正値）を特定する。また、シミング部１０ｄは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置と電流値とを対応付けて、図示しない記憶部に格納する。
また、シミング部１０ｄは、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００の運用中、ＭＲＩスキャン部１０ｅによるスキャンが行われる際に、記憶部から、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置に対応付けられた電流値を取得する。そして、シミング部１０ｄは、取得した電流値を、図示しない補正コイルに流す（補正磁場を印加する）ことで、静磁場強度の均一性を調整する。また、シミング部１０ｄは、プリスキャンで収集されたデータに基づく従来のシミングを併せて行ってもよい。
ＭＲＩスキャン部１０ｅは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの移動後であって静磁場の均一性が調整されるもとで、ＭＲＩによるスキャンを行う。例えば、ＭＲＩスキャン部１０ｅは、シーケンスコントローラ１６、傾斜磁場コイル駆動回路４、送信部６、受信部８、ＭＲデータ収集部９などを制御し、診断画像を収集するためのスキャンを行う。また、ＭＲＩスキャン部１０ｅは、ＭＲデータ収集部９によって生成されたＭＲデータを再構成し、ＭＲ画像を生成する。
ＰＥＴスキャン部１０ｆは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの移動後に、ＰＥＴによるスキャンを行う。例えば、ＰＥＴスキャン部１０ｆは、シーケンスコントローラ１６、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂ、ＰＥＴ検出器用電源１４、ＰＥＴデータ収集部１５などを制御し、診断画像を収集するためのスキャンを行う。また、ＰＥＴスキャン部１０ｆは、ＰＥＴデータ収集部１５によって生成されたＰＥＴデータを再構成し、ＰＥＴ画像を生成する。
図６は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、ＭＲＩプリスキャン部１０ａが、ＭＲＩのプリスキャンを行い、位置決め用のＭＲ画像を生成する（ステップＳ１０１）。なお、このとき、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、任意の位置に配置されていればよい。例えば、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂは、磁場中心２０から離れた架台の一方にまとめて配置されていてもよいし、あるいは、磁場中心２０を挟みながらＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔が広くなるように配置されていてもよい。
続いて、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、撮像範囲調整画面をディスプレイ１２に表示する（ステップＳ１０２）。図７〜９は、本実施形態における撮像範囲調整画面３０を示す図である。
例えば、図７に示すように、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、撮像範囲調整画面として、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置と、ＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６との関係を視認可能な模式図を表示する（図７の上段）。
また、例えば、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、矢印Ａ１方向から見た場合のＰＥＴ検出器１３ａに、体軸横断面（Axial像）であるＭＲ画像とＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６とを重畳表示した模式図を表示する（図７の中段）。また、例えば、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、矢印Ａ２方向から見た場合のＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂに、冠状断面（Coronal像）であるＭＲ画像とＰＥＴ−ＭＲＩの有効視野２６とを重畳表示した模式図を表示する（図７の下段）。なお、これらのＭＲ画像は、ステップＳ１０１において収集され、生成された、位置決め用のＭＲ画像である。
このように、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、位置決め用のＭＲ画像のうち、例えば２方向分のＭＲ画像を重畳表示することで、操作者に３次元の情報を提供する。なお、図７においては図示を省略したが、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、上段の模式図にも、例えば矢状断面（Sagittal像）であるＭＲ画像を更に重畳表示してもよい。また、図８及び図９も、図７と同じ撮像範囲調整画面を示すものであり、図７とは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔が異なる。
ここで、本実施形態に係るＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、撮像範囲調整画面上で、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置、又は、有効視野２６の変更指示を受け付ける。例えば、操作者は、撮像範囲調整画面上で、ＰＥＴ検出器１３ａをマウスのドラッグアンドドロップ操作で左右に移動させることができる。すると、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、例えば図８に示すように、ＰＥＴ検出器１３ａを右側に移動し、ＰＥＴ検出器１３ｂを左側に移動し、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔を自動的に狭めて表示する。そして、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、図８の上段に示すように、撮像範囲調整画面上に表示する有効視野２６を、自動的に大きな菱形に変形して表示する。また、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、図８の中段や下段に示すように、各有効視野２６を、その向きに応じて変形して表示する。
例えば、操作者は、図７に示される撮像範囲調整画面を見て、撮像対象である肝臓ｌが、特に冠状断面（Coronal像）では有効視野２６に収まっていないと判断する。この場合、操作者は、撮像範囲調整画面上で、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔を狭める（あるいは、肝臓ｌが有効視野２６に収まるように有効視野２６を拡大する）。すると、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、操作者による操作に応じて、撮像範囲調整画面を、図８に示すように変更する。そこで、改めて操作者は、図８に示される撮像範囲調整画面を見て、今度は、特に体軸横断面（Axial像）では、撮像対象である肝臓ｌを含む撮像範囲よりも、有効視野２６が大き過ぎると判断する。この場合、操作者は、撮像範囲調整画面上で、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの間隔を広げる微調整をする（あるいは、有効視野２６が肝臓ｌに近付くように有効視野２６を縮小する微調整をする）。すると、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、操作者による操作に応じて、撮像範囲調整画面を、図９に示すように変更する。
操作者がこのような微調整を繰り返すことで、例えば、図９に示すように、肝臓ｌを含む撮像範囲は有効視野２６に含まれ、且つ、撮像範囲と有効視野２６との差分は小さくなる。なお、例えば、操作者は、中段の模式図で、例えば、撮像対象の中心と有効視野２６の中心とが一致するように、天板２ａを更に操作してもよい。
なお、図７〜９は、撮像範囲調整画面の一例に過ぎず、実施形態はこれに限られるものではない。模式図を変更したり、必要な情報を適宜追加したり、省略したりしてもよい。例えば、図７においては、上段・中段・下段の３つの模式図を示したが、そのうちの２つの模式図のみを表示してもよい。また、各模式図に重畳するＭＲ画像の断面も、任意に選択されればよい。また、被検体Ｐの向きが判別し易いように、被検体Ｐの向きを示すボディマークを併せて表示してもよい。
図６に戻り、このように、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、撮像範囲調整画面を表示した後、変更指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、操作者が変更指示を終了し、例えば確定ボタン（図示を省略）を押下することで、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、このときの位置を、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置、天板２ａの位置として特定する（ステップＳ１０４）。
続いて、ＰＥＴ検出器移動制御部１０ｃは、ステップＳ１０４においてＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂによって特定された位置に応じて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂ、天板２ａの移動を制御する（ステップＳ１０５）。
また、シミング部１０ｄは、ステップＳ１０４においてＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂによって特定された位置に応じて、静磁場強度の均一性を調整する（ステップＳ１０６）。すなわち、シミング部１０ｄは、記憶部から、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置に対応付けられた電流値を取得し、取得した電流値を、図示しない補正コイルに流す（オフセット磁場を印加する）ことで、静磁場強度の均一性を調整する。そして、ＭＲＩスキャン部１０ｅやＰＥＴスキャン部１０ｆが、スキャンを行う（ステップＳ１０７）。
上述したように、本実施形態によれば、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、プリスキャンで収集されたＭＲ画像に基づき、有効視野２６とＰＥＴの撮像範囲との適切な重畳関係をみつける。そして、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、適切な重畳関係となる位置に、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａを３次元方向に移動制御してから、診断用の画像を撮像するので、画質を向上することができる。
（その他の実施形態）
なお、実施形態は、上述した実施形態やその変形例に限られるものではない。
上述した実施形態においては、ＧＵＩ上で操作者による変更指示を受け付ける手法を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、ＭＲ画像に対する画像解析処理によって、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａの位置を自動的に特定してもよい。この場合、例えば、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、ＭＲ画像に対して公知の輪郭抽出処理などを行い、撮像対象（例えば、肝臓）を抽出する。続いて、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、抽出した撮像対象が有効視野２６内に含まれ、且つ、有効視野２６との差分が小さくなるように、最適な有効視野２６を特定する。そして、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、特定した有効視野２６に対応するＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂ、及び天板２ａの位置を特定する。
また、上述した実施形態においては、シミング部１０ｄが、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００の設置時などに予め特定された電流値をシミングに用いる例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、シミング部１０ｄは、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａを適切な位置に移動した後に、その時点で、静磁場の影響を反映したデータを収集し、そのデータから電流値を特定してシミングを行ってもよい。この場合、ＭＲＩプリスキャン部１０ａは、静磁場の影響を反映したデータの収集を省略してもよい。
例えば、シミング部１０ｄは、ステップＳ１０１において収集されたＭＲ画像を用いて、シミング撮像用の撮像範囲を特定する。静磁場の影響を反映したデータに撮像対象以外のデータが含まれる場合、適切な補正値を計算できないおそれがある。例えば、心臓領域と胸壁領域とでは静磁場分布が大きく異なることが多く、心臓領域外のデータが混入した場合には、計算される補正値に誤差が生じ、適切な調整ができないおそれがある。このため、シミング撮像の撮像範囲は、対象臓器の近傍に限定して設定されることが望ましい。
続いて、シミング部１０ｄは、ステップＳ１０５においてＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂが移動制御された状態で、シミング撮像を行い、静磁場の影響を反映したデータを収集する。このデータには、撮像対象以外のデータは含まれず、また、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置による影響も反映される。次に、シミング部１０ｄは、このデータに基づいて静磁場の不均一成分を打ち消す補正磁場を計算（以下、適宜「シミング計算」）し、この計算した補正磁場に応じて電流値（補正値）を特定する。そして、シミング部１０ｄは、特定した電流値を用いてシミングを行う。
ここで、シミングについて簡単に説明する。一般に、シミングは、パッシブシミングとアクティブシミングとに大別される。パッシブシミングは、ＭＲＩガントリに鉄片（shim）などを配置することによって、撮像範囲における静磁場を均一化することである。具体的には、ＭＲＩガントリのｚ軸方向（ボアの軸方向）に延在する空間をｙ方向に円周状に複数設け、各空間にシムトレイを挿入する。シムトレイには、ｚ軸方向に鉄片の量、レイアウトが調整できるように複数のシムポケットが存在する。一方、アクティブシミングは、シムコイルにより発生した補正磁場を、静磁場磁石１が発生する静磁場に重畳することで、撮像範囲における静磁場を均一化することである。
静磁場の不均一性は、０次成分Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0、１次成分Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1、及び２次成分Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2、ＸＹ、ＺＹ、ＺＸなどの各成分に分けて表すことができる。３次成分以上の更なる高次の成分も存在する。アクティブシミングは、不均一成分毎に行われるのが一般的である。ただし、補正する成分に１対１に対応するシムコイルが必要となるため、１次成分まで、あるいは２次成分までというように、成分を絞って補正することが一般的である。上述したように、シミング計算では、関心領域における磁場分布を計測するための信号収集を実際に行い、磁場分布をシミング対象としている磁場成分毎に展開し、静磁場の不均一成分を打ち消す補正磁場を求める。そして、補正磁場を発生するために各シムコイルに供給するべき電流値すなわち補正値を計算する。
さて、上記では、シミング部１０ｄが、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａを適切な位置に移動した後に、その時点で、静磁場の影響を反映したデータを収集し、そのデータから電流値を特定してシミングを行ってもよいと記載した。これは、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００の設置時にアクティブシムを行うのではなく、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａを適切な位置に移動した段階でアクティブシムを行うことを意味する。この場合、例えば、設置時には、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００が実際に臨床で使用される代表的なレイアウト又は複数のレイアウトで、アクティブシムによる補正が少ないように、パッシブシム（鉄片のレイアウト、量）を決めればよい。なお、このレイアウトには、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂがＭＲＩガントリ内に設置されるレイアウトだけでなく、設置しないレイアウトも含まれる。
また、上述した実施形態においては、ＭＲ画像に基づいてＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定する手法を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、ＭＲＩによる撮像に関して設定された撮像条件に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定してもよい。すなわち、ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、ＭＲＩによる撮像に関して設定された撮像条件に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定する。
具体例を挙げて説明すると、ＭＲＩによる撮像においては、撮像にあたり各種撮像条件が設定される。例えば、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、撮像条件として、ＰＥ（Phase Encode）方向のＦＯＶ（Field Of View）や、ＲＯ（Read Out）方向のＦＯＶ、スライス厚や、スライス枚数などを受け付ける。例えば、撮像対象が心臓の場合、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、例えばＦＯＶ２５ｃｍ×２５ｃｍ、スライス厚４ｍｍ、スライス枚数２０枚の設定を受け付ける。そこで、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置１００は、設定を受け付けたこれらの撮像条件に基づいて、磁場中心２０を中心に、ＦＯＶ２５ｃｍ×２５ｃｍ、スライス厚４ｍｍ、スライス枚数２０枚で設定される領域を撮像範囲として、この撮像範囲が有効視野２６内に含まれ、且つ、有効視野２６との差分が小さくなるように、最適な有効視野２６を特定する。
また、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置の構成は、上述した例に限られるものではない。例えば、ＰＥＴ検出器として二重リング状のＰＥＴ検出器を適用してもよい。また、例えば、ＰＥＴ検出器は、ボアの内部に備えられてもよいし、架台側と天板側とに分けて備えられてもよい。
また、上述した実施形態においては、ＰＥＴ装置と組み合わされた医用画像診断装置として、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置を想定して説明してきたが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置にも、上述した実施形態を同様に適用することができる。この場合、例えば、ＰＥＴ−ＣＴ装置は、ＭＲＩプリスキャン部１０ａの替わりに、ＣＴプリスキャン部を備える。また、ＭＲＩスキャン部１０ｅの替わりに、ＣＴスキャン部を備える。その他、上述した実施形態においてＭＲＩ装置を想定して説明した各部の替わりに、ＣＴ装置の各部が備えられる。そして、上述したＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、プリスキャンにより撮影されたＣＴ画像に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂの位置を特定する。
ＣＴ画像のプリスキャンとしては、例えば、スキャノグラムを収集するプリスキャンがある。このプリスキャンは、例えば、ヘリカルスキャンであり、本スキャンの管電流より低く、且つ、本スキャンのヘリカルピッチより長いヘリカルピッチで、高速に行われる。ＣＴプリスキャン部は、このプリスキャンにより収集されたデータから、例えば、Ｘ線管が０°にあるときの正面画像としてのスキャノグラムと、Ｘ線管が９０°にあるときの側面画像としてのスキャノグラムとを生成する。ＰＥＴ検出器位置特定部１０ｂは、上述した撮像範囲調整画面として、例えばこの２つのスキャノグラムと、ＰＥＴ−ＣＴの有効視野とを重畳表示した模型図を表示する。
また、上述した実施形態において、ＭＲＩによる撮像において設定された各種撮像条件に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａの位置を特定する例を説明したが、ＰＥＴ−ＣＴ装置も同様に、ＦＯＶ、スライス厚、スライス枚数等の各種撮像条件に基づいて、ＰＥＴ検出器１３ａ及び１３ｂや天板２ａの位置を特定することができる。
以上述べた少なくとも一つの実施形態に係る医用画像診断装置及びＰＥＴ−ＭＲＩ装置によれば、画質を向上することができる。
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。
１００ ＰＥＴ−ＭＲＩ装置
１０ 計算機
１０ａ ＭＲＩプリスキャン部
１０ｂ ＰＥＴ検出器位置特定部
１０ｃ ＰＥＴ検出器移動制御部
１０ｄ シミング部
１０ｅ ＭＲＩスキャン部
１０ｆ ＰＥＴスキャン部

Claims (15)

  1. 陽電子放出核種から放出された消滅放射線を検出するＰＥＴ（Positron Emission Tomography）検出器であって相互の間隔を調整可能に設けられた第１ＰＥＴ検出器及び第２ＰＥＴ検出器によって、ＰＥＴによる撮像を行う第１撮像部と、
    前記第１撮像部とは異なる撮像法による撮像を行う第２撮像部と、
    前記第２撮像部によって撮像された医用画像に基づいて、撮像対象の部位が含まれる撮像範囲を特定し、特定した撮像範囲と、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成されるＰＥＴによる撮像の有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する位置特定部と、
    特定された前記位置に応じて、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動を制御する移動制御部とを備え、
    前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動後に、撮像を行う、医用画像診断装置。
  2. 前記位置特定部は、前記撮像範囲が、前記ＰＥＴによる撮像の有効視野に含まれ、且つ、該撮像範囲と該有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  3. 前記位置特定部は、前記医用画像と、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成される有効視野とを重畳表示するとともに、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置又は前記有効視野の変更指示を受け付けて該位置に応じて変化する有効視野を表示する画面を表示部に表示し、該画面上で前記変更指示を受け付けることで、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する、請求項２に記載の医用画像診断装置。
  4. 前記位置特定部は、前記画面として、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置と、前記有効視野との関係を視認可能な模式図を表示する、請求項３に記載の医用画像診断装置。
  5. 前記位置特定部は、前記画面上に、少なくとも２方向分の医用画像を表示する、請求項３に記載の医用画像診断装置。
  6. 前記位置特定部は、前記医用画像に対して画像解析処理を行って、前記医用画像から、撮像対象の部位を抽出し、抽出した撮像部位が、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成されるＰＥＴによる撮像の有効視野に含まれ、且つ、該撮像範囲と該有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する、請求項２に記載の医用画像診断装置。
  7. 前記第２撮像部によって撮像された医用画像は、前記第２撮像部によるプリスキャンによって撮像された医用画像である、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  8. 前記位置特定部は、前記医用画像に基づいて、寝台上の天板の位置を更に特定し、
    前記移動制御部は、特定された前記天板の位置に応じて、該天板の移動を更に制御する、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  9. 前記第２撮像部は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）による撮像を行うものであって、
    前記医用画像診断装置であるＰＥＴ−ＭＲＩ装置は、
    前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置に応じて静磁場強度の均一性を調整する静磁場調整部を更に備え、
    前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記静磁場強度の均一性が調整されるもとで、ＰＥＴ及びＭＲＩによる撮像を行う、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  10. 前記静磁場調整部は、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置と、静磁場を補正するための電流値とを対応付けて予め格納し、前記位置特定部によって特定された位置に対応付けられた電流値を用いて、前記静磁場強度の均一性を調整する、請求項９に記載の医用画像診断装置。
  11. 前記第２撮像部は、ＣＴ（Computed Tomography）による撮像を行うものである、請求項１に記載の医用画像診断装置。
  12. 陽電子放出核種から放出された消滅放射線を検出するＰＥＴ検出器であって相互の間隔を調整可能に設けられた第１ＰＥＴ検出器及び第２ＰＥＴ検出器によって、ＰＥＴによる撮像を行う第１撮像部と、
    ＭＲＩによる撮像を行う第２撮像部と、
    前記第２撮像部によるプリスキャンで撮像されたＭＲ画像に基づいて、撮像対象の部位が含まれる撮像範囲を特定し、特定した撮像範囲と、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成されるＰＥＴによる撮像の有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する位置特定部と、
    特定された前記位置に応じて、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動を制御する移動制御部とを備え、
    前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動後に、ＰＥＴ及びＭＲＩによる本スキャンを行う、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置。
  13. 陽電子放出核種から放出された消滅放射線を検出するＰＥＴ検出器であって相互の間隔を調整可能に設けられた第１ＰＥＴ検出器及び第２ＰＥＴ検出器によって、ＰＥＴによる撮像を行う第１撮像部と、
    前記第１撮像部とは異なる撮像法による撮像を行う第２撮像部と、
    前記第２撮像部による撮像に関して設定された撮像条件に基づいて、撮像対象の部位が含まれる撮像範囲を特定し、特定した撮像範囲と、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器によって形成されるＰＥＴによる撮像の有効視野との差分が小さくなるように、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の位置を特定する位置特定部と、
    特定された前記位置に応じて、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動を制御する移動制御部とを備え、
    前記第１撮像部及び前記第２撮像部は、前記第１ＰＥＴ検出器及び前記第２ＰＥＴ検出器の移動後に、撮像を行う、医用画像診断装置。
  14. 前記第２撮像部は、ＭＲＩによる撮像を行うものである、請求項１３に記載の医用画像診断装置。
  15. 前記第２撮像部は、ＣＴによる撮像を行うものである、請求項１３に記載の医用画像診断装置。
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