JP7214355B2 - Positron emission tomography system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、陽電子放射断層撮像装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a positron emission tomography apparatus.
従来、医療の分野において、被検体内の生体組織の機能診断を行う際に用いられる医用画像診断装置の1つとして、陽電子放射断層撮像(Positron Emission Tomography:PET)装置が知られている。PET装置は、被検体に投与されたトレーサー中の陽電子放出核種から発生した陽電子が被検体内の電子と対消滅することによって放出される一対の対消滅ガンマ線を同時計数することで、被検体内におけるトレーサーの分布を示す画像を生成する装置である。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field, a positron emission tomography (PET) apparatus is known as one of medical image diagnostic apparatuses used for functional diagnosis of living tissue inside a subject. The PET apparatus coincidentally counts a pair of annihilation gamma rays emitted by pair annihilation of positrons generated from positron-emitting nuclides in the tracer administered to the subject with electrons in the subject. An apparatus for producing an image showing the distribution of a tracer in a
本発明が解決しようとする課題は、PET装置の空間分解能を向上させることである。 A problem to be solved by the present invention is to improve the spatial resolution of a PET apparatus.
実施形態に係るPET装置は、複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたPET検出器を備える。前記PET検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるLOR(Line Of Response)の太さと比べて小さい太さのLORが得られるように、各検出素子が配置されている。 A PET apparatus according to an embodiment includes a PET detector in which a plurality of detection elements are arranged in the circumferential direction and the central axis direction. In the PET detector, when the detecting element arranged in the central region in the central axis direction among the plurality of detecting elements is translated to each of the both end regions in the central axis direction, Detecting elements are arranged so as to obtain an LOR (Line Of Response) with a thickness smaller than that obtained by a pair of detecting elements positioned diagonally in .
以下、図面を参照しながら、陽電子放射断層撮像装置の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the positron emission tomography apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る陽電子放射断層撮像(Positron Emission Tomography:PET)装置の構成例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a positron emission tomography (PET) apparatus according to the first embodiment.
例えば、図1に示すように、本実施形態に係るPET装置100は、架台装置10と、コンソール20とを備える。 For example, as shown in FIG. 1, a PET device 100 according to this embodiment includes a gantry device 10 and a console 20. As shown in FIG.
架台装置10は、被検体Pから放出される対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する。ここで、架台装置10には、水平方向に架台装置10を貫通する空洞が形成されている。この空洞は、被検体Pの撮像が行われる撮像時に当該被検体Pが配置される撮像口となる。 The gantry device 10 detects pair annihilation gamma rays emitted from the subject P and collects count information about the detected pair annihilation gamma rays. Here, the gantry device 10 is formed with a cavity penetrating the gantry device 10 in the horizontal direction. This cavity serves as an imaging opening in which the subject P is placed when the subject P is imaged.
具体的には、架台装置10は、天板11と、寝台装置12と、寝台ドライバ13と、PET検出器14と、計数情報収集回路15とを備える。
Specifically, the gantry device 10 includes a
天板11は、被検体Pの撮像が行われる際に被検体Pが載置されるベッドである。寝台装置12は、天板11を移動可能に支持する。寝台ドライバ13は、後述する寝台制御回路23による制御のもと、寝台装置12によって支持された天板11を移動させる。
The
PET検出器14は、被検体Pから放出された対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に基づく電気信号を出力する。具体的には、PET検出器14は、円筒状に形成されており、架台装置10に形成された撮像口の周囲を囲むように配置されている。ここで、PET検出器14は、円周方向及び中心軸方向に配置された複数の検出素子を有しており、各検出素子によって、撮像口に配置された被検体Pから当該被検体Pの周囲に放出された対消滅ガンマ線を検出する。
The
例えば、PET検出器14は、当該PET検出器14の円周方向及び中心軸方向に配列された複数の検出器モジュール140によって構成されている。
For example, the
図2は、第1の実施形態に係る検出器モジュール140の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the
例えば、図2に示すように、本実施形態に係るPET検出器14では、複数の検出器モジュール140が、PET検出器14の円周方向(矢印DCの方向)及び中心軸方向(矢印DAの方向)それぞれに沿って並べて配置されている。
For example, as shown in FIG. 2, in the
ここで、例えば、各検出器モジュール140は、フォトンカウンティング方式、アンガー型の検出器であり、PET検出器14の円周方向及び中心軸方向に並べて配置された複数の検出素子141と、所定数の検出素子141ごとに配置された複数の光電子増倍管(Photomultiplier Tube:PMT)142と、検出素子141とPMT142との間に配置されたライトガイド143とを有する。
Here, for example, each
検出素子141は、被検体Pから放出された対消滅ガンマ線をシンチレーション光子(scintillation photons、optical photons)に変換して出力する。例えば、検出素子141は、LaBr3(Lanthanum Bromide)、LYSO(Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate)、LSO(Lutetium Oxyorthosilicate)、LGSO(Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate)等のシンチレータ結晶によって形成されたシンチレータである。
The
PMT142は、検出素子141から出力されるシンチレーション光子を増倍して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。
The
ライトガイド143は、検出素子141から出力されるシンチレーション光子をPMT142に伝達する。例えば、ライトガイド143は、光透過性に優れたプラスティック素材等によって形成されている。
このように、各検出器モジュール140は、被検体Pから放出された対消滅ガンマ線を検出素子141によってシンチレーション光子に変換し、変換したシンチレーション光子をPMT142によって電気信号に変換して出力する。
In this way, each
図1に戻って、計数情報収集回路15は、PET検出器14によって検出された対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する処理回路である。具体的には、計数情報収集回路15は、PET検出器14から出力される電気信号をA/D(Analog/Digital)変換器によってデジタル信号に変換して、対消滅ガンマ線の検出位置、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。そして、計数情報収集回路15は、生成したリストをデータ記憶回路24に格納する。
Returning to FIG. 1, the count information collection circuit 15 is a processing circuit that collects count information on pair annihilation gamma rays detected by the
例えば、計数情報収集回路15は、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した複数のPMT142を特定する。そして、計数情報収集回路15は、特定した各PMT142の位置及び電気信号の強度を用いて重心の位置を計算し、対消滅ガンマ線が入射した検出素子141の位置を示す検出素子番号を特定する。なお、PMT142が位置検出型のPMTである場合には、PMT142が位置を特定してもよい。
For example, the count information collection circuit 15 identifies a plurality of
また、計数情報収集回路15は、各PMT142から出力された電気信号の強度を積分計算することで、検出器モジュール140に入射した対消滅ガンマ線のエネルギー値を特定する。また、計数情報収集回路15は、検出器モジュール140によって対消滅ガンマ線が検出された検出時間を特定する。例えば、計数情報収集回路15は、10-12秒(ピコ秒)単位の精度で検出時間を特定する。なお、検出時間は、絶対時刻であってもよいし、撮像開始時点からの経過時間であってもよい。
In addition, the count information collection circuit 15 identifies the energy value of the pair annihilation gamma rays incident on the
そして、計数情報収集回路15は、検出器モジュール140及び検出素子141ごとに、検出素子番号、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。例えば、計数情報収集回路15は、計数情報として、「検出素子番号:P11、エネルギー値:E11、検出時間:T11」や「検出素子番号:P22、エネルギー値:E22、検出時間:T22」等のリストを生成する。そして、計数情報収集回路15は、生成した計数情報をデータ記憶回路24に格納する。
Then, the count information collection circuit 15 generates a count information list including the detection element number, energy value, and detection time for each
コンソール20は、操作者からPET装置100に対する各種操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて、PET装置100の動作を制御する。 The console 20 receives various operations for the PET apparatus 100 from the operator, and controls the operation of the PET apparatus 100 based on the received operations.
具体的には、コンソール20は、入力インターフェース21と、ディスプレイ22と、寝台制御回路23と、データ記憶回路24と、同時計数情報生成回路25と、画像再構成回路26と、システム制御回路27とを備える。ここで、コンソール20が備える各部は、バスを介して接続されている。
Specifically, the console 20 includes an input interface 21, a
入力インターフェース21は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インターフェース21は、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換してシステム制御回路27に出力する。例えば、入力インターフェース21は、撮像条件や関心領域(Region Of Interest:ROI)の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、入力インターフェース21は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース21の例に含まれる。 The input interface 21 receives input operations of various instructions and various information from the operator. Specifically, the input interface 21 converts an input operation received from the operator into an electric signal and outputs the electric signal to the system control circuit 27 . For example, the input interface 21 includes a trackball, a switch button, a mouse, a keyboard, a touch pad for performing input operations by touching the operation surface, a display for setting imaging conditions and a region of interest (ROI), and the like. It is realized by a touch screen in which a screen and a touch pad are integrated, a non-contact input circuit using an optical sensor, an audio input circuit, and the like. In this specification, the input interface 21 is not limited to having physical operation parts such as a mouse and a keyboard. For example, the input interface 21 also includes an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs the electrical signal to the control circuit.
ディスプレイ22は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ22は、システム制御回路27から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ22は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。
The
寝台制御回路23は、寝台ドライバ13を制御する処理回路である。具体的には、寝台制御回路23は、入力インターフェース21によって操作者から受け付けられた指示に応じて、寝台ドライバ13を制御する。
The
データ記憶回路24は、PET装置100において用いられる各種データを記憶する。例えば、データ記憶回路24は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(flash memory)等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。
The
同時計数情報生成回路25は、計数情報収集回路15によって収集された計数情報を用いて同時計数情報の時系列リストを生成する処理回路である。具体的には、同時計数情報生成回路25は、データ記憶回路24に記憶された計数情報のリストから、計数情報の検出時間に基づいて、対消滅ガンマ線を略同時に計数した計数情報の組を検索する。そして、同時計数情報生成回路25は、検索した計数情報の組ごとに同時計数情報を生成し、生成した同時計数情報を、概ね時系列順に並べながら、データ記憶回路24に格納する。
The coincidence
例えば、同時計数情報生成回路25は、入力インターフェース21によって操作者から受け付けられた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。一例として、例えば、同時計数情報生成回路25は、時間ウィンドウ幅に基づいて、同時計数情報を生成する。この場合に、同時計数情報生成回路25は、データ記憶回路24を参照し、検出器モジュール140間で、検出時間の時間差が時間ウィンドウ幅以内にある計数情報の組を検索する。例えば、同時計数情報生成回路25は、同時計数情報生成条件を満たす組として、「検出素子番号:P11、エネルギー値:E11、検出時間:T11」と「検出素子番号:P22、エネルギー値:E22、検出時間:T22」との組を検索すると、この組を同時計数情報として生成し、同時計数情報記憶回路24bに格納する。なお、同時計数情報生成回路25は、時間ウィンドウ幅とともにエネルギーウィンドウ幅を用いて同時計数情報を生成してもよい。
For example, the coincidence
画像再構成回路26は、PET画像を再構成する処理回路である。具体的には、画像再構成回路26は、同時計数情報記憶回路24bに記憶された同時計数情報の時系列リストを読み出し、読み出した時系列リストを用いてPET画像を再構成する。また、画像再構成回路26は、再構成したPET画像をPET画像記憶回路24cに格納する。 The image reconstruction circuit 26 is a processing circuit that reconstructs a PET image. Specifically, the image reconstruction circuit 26 reads the time-series list of the coincidence counting information stored in the coincidence counting information storage circuit 24b, and reconstructs the PET image using the read time-series list. The image reconstruction circuit 26 also stores the reconstructed PET image in the PET image storage circuit 24c.
システム制御回路27は、架台装置10及びコンソール20の各部を制御することによって、PET装置100の全体制御を行う処理回路である。例えば、システム制御回路27は、寝台制御回路23、同時計数情報生成回路25、及び画像再構成回路26を制御することで、PET装置100による被検体Pの撮像を制御する。
The system control circuit 27 is a processing circuit that performs overall control of the PET apparatus 100 by controlling each part of the gantry 10 and the console 20 . For example, the system control circuit 27 controls imaging of the subject P by the PET apparatus 100 by controlling the
ここで、上述した構成要素のうち、例えば、計数情報収集回路15、寝台制御回路23、同時計数情報生成回路25、画像再構成回路26、及びシステム制御回路27は、それぞれプロセッサによって実現される。この場合に、各処理回路が有する処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でデータ記憶回路24に記憶される。各処理回路は、データ記憶回路24から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。ここで、各処理回路は、複数のプロセッサによって構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、ここでは、単一のデータ記憶回路24が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。
Here, among the components described above, for example, the count information collection circuit 15, the
以上、第1の実施形態に係るPET装置100の構成例について説明した。ここで、前述したように、本実施形態に係るPET装置100では、PET検出器14が円筒状に形成されている。そのため、本実施形態に係るPET装置100では、リング状のPET検出器と比べて、対消滅ガンマ線の検出範囲、即ち、FOV(Field Of View)が中心軸方向に長くなる。
The configuration example of the PET apparatus 100 according to the first embodiment has been described above. Here, as described above, in the PET apparatus 100 according to this embodiment, the
このように、FOVが中心軸方向に長い場合には、PET検出器14が有する複数の検出素子141に含まれる各検出素子141の対によって得られるLORの太さが大きくなる。ここで、LORは、2つの検出素子141を結ぶ線であり、各検出素子141の断面の大きさに応じた太さを有するものとして定義される。
As described above, when the FOV is long in the central axis direction, the thickness of the LOR obtained by each pair of
図3は、本実施形態に係るPET装置100の比較例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a comparative example of the PET device 100 according to this embodiment.
ここで、図3は、円筒状に形成されたPET検出器の中心軸Aに沿った断面を概念的に示している。例えば、図3に示すように、円筒状に形成されたPET検出器において、中心軸方向に同じ大きさの検出素子141xが並べて配置されていたとする。この場合には、PET検出器の中心軸方向における両端部領域の間で対角に位置する検出素子141xの対によって得られるLOR30の太さは、PET検出器の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子141xの対によって得られるLORの太さと比べて大きくなる。
Here, FIG. 3 conceptually shows a cross section along the central axis A of the cylindrically formed PET detector. For example, as shown in FIG. 3, in a cylindrical PET detector, it is assumed that
このように、LORの太さが大きくなると、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度が低下し、PET装置100の空間分解能が劣化することになる。このような空間分解能の劣化を防ぐための技術として、例えば、DOI(Depth Of Interaction)技術が知られている。DOI技術は、検出素子の深さ方向の情報を得ることが可能な技術であり、深さ情報に基づいてLORの領域を限定することによって、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度を向上させることができる。 As described above, when the thickness of the LOR becomes large, the accuracy of specifying the generation position of pair annihilation gamma rays decreases, and the spatial resolution of the PET apparatus 100 deteriorates. As a technique for preventing such degradation of spatial resolution, for example, DOI (Depth Of Interaction) technique is known. The DOI technology is a technology that can obtain information in the depth direction of the detection element, and by limiting the LOR region based on the depth information, it improves the accuracy of identifying the position of the annihilation gamma ray. be able to.
しかしながら、DOI技術は、検出素子の深さ方向の位置に応じて異なる信号を得るものであるため、その信号を得ること自体が難しく、また、導入するためのコストが大きいことが懸念される。さらに、DOI技術を用いた場合には、後段のA/D変換器の回路規模が増大するため、その点でもコストが増大することが懸念される。このため、PET検出器14が有する全ての検出素子141にDOI技術を適用することは、難しいと考えられる。
However, since the DOI technique obtains different signals depending on the position of the detection element in the depth direction, it is difficult to obtain such signals, and there is concern that the introduction cost is high. Furthermore, when the DOI technique is used, the circuit scale of the A/D converter in the subsequent stage increases, so there is concern that the cost will increase in this respect as well. Therefore, it is considered difficult to apply the DOI technique to all the
このようなことから、本実施形態に係るPET装置100は、PET検出器14が軸方向に長いFOVを有する場合でも、空間分解能を向上させることができるように構成されている。
For this reason, the PET apparatus 100 according to this embodiment is configured to improve the spatial resolution even when the
さらに、本実施形態に係るPET装置100は、全ての検出素子141にDOI技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができるように構成されている。
Furthermore, the PET apparatus 100 according to this embodiment is configured to improve spatial resolution while suppressing an increase in cost, compared to the case where DOI technology is applied to all the
具体的には、本実施形態では、PET検出器14は、複数の検出素子141のうち、当該PET検出器14の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子141を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に両端部領域の間で対角に位置する検出素子141の対によって得られるLORの太さと比べて小さい太さのLORが得られるように、各検出素子141が配置されている。
Specifically, in the present embodiment, the
例えば、PET検出器14において、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子141を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、図3に示した比較例と同様に、両端部領域の間で対角に位置する検出素子141の対によって得られるLORの太さは、中心部領域に配置された検出素子141の対によって得られるLORの太さと比べて大きくなってしまう。
For example, in the
これに対し、本実施形態では、PET検出器14に含まれる各検出素子141が、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子141を平行移動した場合に得られるLORの太さと比べて小さい太さのLORが得られるように配置されている。
On the other hand, in the present embodiment, the thickness of the LOR obtained when each detecting
ここで、例えば、検出素子141の対によって得られるLORの太さは、PET検出器14の円周方向及び半径方向に沿った各検出素子141の断面の大きさに応じて定義される。
Here, for example, the thickness of the LOR obtained by a pair of
図4は、本実施形態に係るPET検出器14に含まれる検出素子141の対によって得られるLORの一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of LOR obtained by a pair of
例えば、図4に示すように、PET検出器14に含まれる2つの検出素子141によって得られるLOR30の太さLLORは、各検出素子141におけるPET検出器14の円周方向(矢印DCの方向)及び半径方向(矢印DRの方向)に沿った断面Xが有する4つの頂点のうちの対角に位置する2つの頂点同士を結んだ線分の間の距離で定義される。
For example, as shown in FIG. 4, the thickness L LOR of the
例えば、各検出素子141の断面Xの中心を結んだ線とPET検出器14の中心軸Aとの間の角度をθとすると、LOR30の太さLLORは、以下の式で表される。
For example, if the angle between the line connecting the centers of the cross sections X of the
LLOR=lcosθ+dsinθ L LOR = l cos θ + d sin θ
ここで、前述したように、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子141を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、角度θが小さくなり、それに伴って、LOR30の太さLLORが大きくなる。
Here, as described above, when the
このような場合に、本実施形態では、PET検出器14に含まれる各検出素子141が、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子141を平行移動した場合の角度θから得られるLLORと比較して小さい太さのLOR30が得られるように配置されている。
In such a case, in the present embodiment, each detecting
より具体的には、本実施形態では、PET検出器14は、複数の検出素子141のうち、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141内での発光位置をDOI技術によって特定するように構成されている。
More specifically, in the present embodiment, the
例えば、PET検出器14は、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141が、当該PET検出器14の半径方向に検出素子が分割されたDOI検出素子であり、当該DOI検出素子によって当該検出素子141内での発光位置を特定するように構成されている。
For example, in the
図5は、第1の実施形態に係るPET検出器14の構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the
ここで、図5は、PET検出器14の中心軸Aに沿った断面を概念的に示している。例えば、図5に示すように、本実施形態では、PET検出器14は、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて、半径方向における検出素子の分割数が増えるように構成されている。
Here, FIG. 5 conceptually shows a cross section along the central axis A of the
例えば、図5に示す例では、PET検出器14において、当該PET検出器14の中心軸方向における中心部領域には、DOI検出素子ではない、即ち、分割されていない検出素子141aが配置されている。また、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域には、検出素子が4つに分割されたDOI検出素子141bが配置されている。そして、PET検出器14の中心部領域と両端部領域との間には、両端部領域に配置されているDOI検出素子141bより分割数が少ない、検出素子が2つに分割されたDOI検出素子141cが配置されている。
For example, in the example shown in FIG. 5, in the
この場合に、PET検出器14は、DOI検出素子141b及び141cについては、分割された検出素子ごとに発光位置を特定することで、各DOI検出素子によって得られるLOR30の領域をPET検出器14の半径方向に限定することができる。
In this case, for the
なお、ここでは、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて検出素子の分割数が増えるようにPET検出器14を構成した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141が、DOI検出素子であればよい。例えば、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子141は、DOI検出素子であってもよいし、分割されていない検出素子であってもよい。また、例えば、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子141がDOI検出素子である場合は、両端部領域に配置されたDOI検出素子と分割数が同じであってもよい。
Here, an example in which the
また、ここでは、PET検出器14の半径方向に検出素子が分割されたDOI検出素子が用いられる場合の例を説明したが、本実施形態において、PET検出器14で用いられるDOI技術の例は、これに限られない。
Also, here, an example in which a DOI detection element in which the detection element is divided in the radial direction of the
例えば、PET検出器14は、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141の少なくとも1つの面に設けられた光センサを有し、当該光センサによって当該検出素子141内での発光位置を特定するように構成されていてもよい。
For example, the
図6は、第1の実施形態に係るPET検出器14の他の構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the
例えば、図6に示すように、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141dが有する複数の面のうち、PET検出器14の半径方向における両端面それぞれに光センサ144が設けられる。
For example, as shown in FIG. 6, among the plurality of surfaces of the
光センサ144は、検出素子141dから出力されるシンチレーション光子を検出して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。例えば、光センサ144は、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter)等のSiPM(Silicon Photomultiplier)である。
The
この場合に、PET検出器14は、各光センサ144から出力される電気信号に基づいて、各光センサ144によって検出されたシンチレーション光子の数を特定する。そして、PET検出器14は、2つの光センサ144によって検出されたシンチレーション光子の数の割合に応じて発光位置を特定することで、検出素子141dによって得られるLOR30の領域をPET検出器14の半径方向に限定することができる。
In this case, the
なお、検出素子141dで光センサ144が設けられる面の数は2つに限られず、検出素子141dの6面全てに設けられてもよいし、3面、4面又は5面に設けられてもよい。また、光センサ144は、必ずしも半径方向の両端面に設ける必要性はなく、例えば、半径方向に沿った複数の側面のうちの1つに複数枚設置されてもよい。その場合には、半径方向に並ぶ光センサ144のうちで発光位置に最も近い光センサ144の出力が大きくなり、それによって、半径方向における発光位置を特定することができる。
The number of surfaces of the
このように、第1の実施形態では、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141内での発光位置をDOI技術によって特定することによって、中心部領域に配置された検出素子141を両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子141の対によって得られるLOR30の太さを小さくすることができる。このため、第1の実施形態によれば、PET検出器14が軸方向に長いFOVを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。
As described above, in the first embodiment, by specifying the light emitting positions in the
また、第1の実施形態では、PET検出器14が有する全ての検出素子141にDOI技術を適用するのではなく、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141について、DOI技術を適用するようにしている。このため、第1の実施形態によれば、全ての検出素子141にDOI技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができる。
Further, in the first embodiment, instead of applying the DOI technique to all the
なお、上述した第1の実施形態では、PET検出器14が、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141にDOI技術を適用した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。そこで、以下では、PET検出器14に関する他の実施形態について説明する。なお、以下で説明する実施形態では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第1の実施形態と共通する内容については説明を省略する。
In the above-described first embodiment, an example in which the DOI technique is applied to the
(第2の実施形態)
例えば、PET検出器14は、複数の検出素子141のうち、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141のPET検出器14の半径方向における厚みが、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子141の半径方向における厚みより小さくなるように構成されていてもよい。
(Second embodiment)
For example, in the
図7は、第2の実施形態に係るPET検出器14の構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the
ここで、図7は、PET検出器14の中心軸Aに沿った断面を概念的に示している。例えば、図7に示すように、本実施形態では、PET検出器14において、当該PET検出器14の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて、PET検出器14の半径方向における厚みがより小さくなるように、各検出素子141が配置されている。
Here, FIG. 7 conceptually shows a cross section along the central axis A of the
例えば、図7に示す例では、PET検出器14において、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域には、中心部領域に配置された検出素子141eより半径方向における厚みが小さい検出素子141fが配置されている。また、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間には、中心部領域に配置されている検出素子141eより半径方向における厚みが小さく、かつ、両端部領域に配置されている検出素子141fより半径方向における厚みが小さい検出素子141gが配置されている。
For example, in the example shown in FIG. 7, in the
なお、ここでは、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて厚みがより小さくなるように各検出素子141を配置した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141fが、中心部領域に配置されている検出素子141eより小さい厚みとなっていればよい。例えば、PET検出器14の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子141gは、中心部領域に配置された検出素子141eと同じ厚みであってもよいし、両端部領域に配置された検出素子141fと同じ厚みであってもよい。
Here, an example in which each detecting
このように、第2の実施形態では、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141fの半径方向における厚みを中心部領域に配置された141eより小さくすることによって、中心部領域に配置された検出素子141eを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子141fの対によって得られるLOR30の太さを小さくすることができる。このため、第2の実施形態によれば、PET検出器14が軸方向に長いFOVを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。
Thus, in the second embodiment, by making the thickness in the radial direction of the
(第3の実施形態)
また、例えば、PET検出器14は、複数の検出素子141のうち、当該PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141が、PET検出器14の中心側に入射面を向けて配置されるように構成されていてもよい。
(Third Embodiment)
Further, for example, in the
図8は、第3の実施形態に係るPET検出器14の構成例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the
ここで、図8は、PET検出器14の中心軸Aに沿った断面を概念的に示している。例えば、図8に示すように、本実施形態では、PET検出器14において、全ての検出素子141hが入射面を中心側に向けて配置されている。
Here, FIG. 8 conceptually shows a cross section along the central axis A of the
例えば、図8に示す例では、PET検出器14において、各検出素子141hが、PET検出器14の中心を中心とした球の球面Sに沿って、入射面がPET検出器14の中心側に向くように配置されている。言い換えると、各検出素子141は、PET検出器14の中心を通る面内で、PET検出器14の中心を中心とした円の円周に沿って、入射面がPET検出器14の中心側に向くように配置されている。なお、PET検出器14の中心軸と球面Sとが交差する付近は、撮像口が形成される位置であるため、検出素子141hは配置されていない。
For example, in the example shown in FIG. 8, in the
なお、ここでは、全ての検出素子141hが入射面を中心側に向けて配置される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141が、入射面を中心側に向けて配置されていればよい。例えば、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141hについては、PET検出器14の中心側に入射面を向けて配置され、それ以外の検出素子141hについては、PET検出器14の中心軸に入射面を向けて配置されていてもよい。
Here, an example in which all the
このように、第3の実施形態では、PET検出器14の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子141hを、当該検出素子141hの入射面がPET検出器14の中心側に向くように傾けて配置することによって、中心部領域に配置された検出素子141hを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子141hの対によって得られるLOR30の太さを小さくすることができる。このため、第3の実施形態によれば、PET検出器14が軸方向に長いFOVを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。
As described above, in the third embodiment, the
なお、第3の実施形態では、PET検出器14において、中心軸方向に直交する同一面内に配置される検出素子141hの対によって得られるLOR31は、中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて太さが大きくなる。しかしながら、PET検出器14の感度は、中心部付近で最大となり、端部付近では小さくなるため、このような構成でも空間分解能に大きな影響は与えられないと考えられる。
In the third embodiment, in the
以上、第1~第3の実施形態について説明したが、各実施形態で説明したPET検出器を適用可能な装置はPET装置に限られない。例えば、上述した各実施形態で説明したPET検出器は、PET装置とX線CT(Computed Tomography)装置とを組み合わせたPET-CT装置や、PET装置とMRI装置とを組み合わせたPET-MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置に備えられるPET検出器としても同様に適用することが可能である。 Although the first to third embodiments have been described above, devices to which the PET detectors described in each embodiment can be applied are not limited to PET devices. For example, the PET detector described in each of the above-described embodiments may be a PET-CT device that combines a PET device and an X-ray CT (Computed Tomography) device, or a PET-MRI (Magnetic MRI) device that combines a PET device and an MRI device. Resonance Imaging) can be similarly applied as a PET detector provided in an apparatus.
なお、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を一つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 In addition, the term "processor" used in the above description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (eg, Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). Instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor implements its functions by reading and executing the program embedded in the circuit. Further, each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, and may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function. good. Furthermore, a plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize its functions.
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)-ROM、FD(Flexible Disk)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program to be executed by the processor is provided by being pre-installed in, for example, a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like. This program is a file in a format that can be installed in these devices or a file in a format that can be installed on a computer such as CD (Compact Disk)-ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), etc. may be recorded on a readable storage medium and provided. Also, this program may be provided or distributed by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. For example, this program is composed of modules including each functional unit described above. As actual hardware, the CPU reads out a program from a storage medium such as a ROM and executes it, so that each module is loaded onto the main storage device and generated on the main storage device.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、PET装置の空間分解能を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to improve the spatial resolution of the PET apparatus.
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。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
100 陽電子放射断層撮像(Positron Emission Tomography:PET)装置
14 PET検出器
140 検出器モジュール
141 検出素子
100 Positron Emission Tomography (PET)
Claims (5)
前記複数の検出素子は、それぞれ、前記PET検出器の中心軸に沿った前記検出素子の断面に沿った軸方向が前記PET検出器の前記中心軸方向と直交する前記PET検出器の半径方向に沿うように配置されており、
前記PET検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における両端部領域に配置されている検出素子として、前記中心軸方向における中心部領域に配置されている検出素子と比べて前記PET検出器の半径方向に検出範囲を限定することが可能な検出素子を用いることで、前記中心軸方向における中心部領域に配置されている検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるLOR(Line Of Response)の太さと比べて小さい太さのLORが得られるように構成されている、
陽電子放射断層撮像装置。 A PET detector in which a plurality of detection elements are arranged in the circumferential direction and the central axis direction,
Each of the plurality of detection elements has an axial direction along a cross section of the detection element along the central axis of the PET detector in a radial direction of the PET detector perpendicular to the central axis direction of the PET detector. are arranged along the
In the PET detector, among the plurality of detection elements, the detection elements arranged in both end regions in the central axis direction are compared with the detection elements arranged in the central region in the central axis direction. By using the detection element capable of limiting the detection range in the radial direction of the PET detector, the detection element arranged in the central region in the central axis direction is parallel to each of the end regions in the central axis direction. It is configured such that when it is moved, an LOR having a smaller thickness than the thickness of the LOR (Line Of Response) obtained by a pair of detection elements located diagonally between the end regions is obtained.
Positron emission tomography system.
請求項1に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector uses a detection element capable of specifying a light emission position in the detection element by DOI (Depth Of Interaction) technology as the detection element arranged in the both end regions. configured to obtain a small thickness LOR,
The positron emission tomography apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector uses DOI detection elements, which are divided in the radial direction of the PET detector, as the detection elements arranged in the both end regions. configured to identify the position of light emission at
The positron emission tomography apparatus according to claim 2.
請求項2に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector has an optical sensor provided on at least one surface of the detection elements arranged in the end regions, and is configured to identify the light emission position in the detection element by the optical sensor. has been
The positron emission tomography apparatus according to claim 2.
請求項1に記載の陽電子放射断層撮像装置。 In the PET detector, the thickness in the radial direction of the detecting element arranged in the both end regions is equal to the thickness in the radial direction of the detecting element arranged in the central region in the central axis direction By using a detection element smaller than the thickness, it is configured so that the LOR with the small thickness can be obtained.
The positron emission tomography apparatus according to claim 1.
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