JPH06105297B2 - シングルフォトンｅｃｔ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、被検体内に投与され、集積した放射性同位
元素（RI）からの放射線を被検体の全周囲方向にわたっ
て検出し、被検体の断層像を得るシングルフォトンECT
装置に関する。

B.従来技術 シングルフォトンECT（SPECT装置）装置には大別して２
つのタイプの装置があり、１つは、被検体の全周囲を囲
むように配置された放射線検出器を備えた装置、もう１
つは被検体の周囲空間を回転走査する放射線検出器を備
えた装置である。いずれのタイプの装置も、放射線検出
器の検出面に、放射線の入射方向を整えるコリメータを
備えている。このコリメータは単に放射線の入射方向を
整えるだけでなく、検出感度と分解能を決定するもので
ある。

このような装置を用いて、被検体内におけるRIの分布を
画像化した断層像が得られ、その断層像（SPECT像）は
各種の診断に用いられている。また、臓器の病状によっ
て、RIの集積過程に差異が生じることが知られており、
診断によっては、RIの集積過程におけるSPECT像の経時
変化を測定するダイナミック測定が行われている。

このダイナミック測定は、被検体に投与したRIが、目的
とする臓器に集積していく過程で発生する放射線の数
を、ある設定時間毎に放射線検出器で検出し、その放射
線数（以下、カウント数と称する）に応じた複数枚のSP
ECT像を得るものである。

C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の上述した従来装置には次のような
問題点がある。

放射線検出器の検出面に取り付けられるコリメータに
は、検出感度および分解能に応じた複数種類のものがあ
り、測定に応じたコリメータが選択されて取り付けられ
るが、測定中に複数種類のコリメータを選択して取り換
えることはできなかった。言い換えると、従来の装置
は、一定の感度および分解能をもつ装置で一回の測定を
行うものであった。したがって、ダイナミック測定のよ
うに、カウント数が時間的に変化していく画像を一回の
測定で複数枚撮影する場合では、各カウント数に応じて
最適な感度（または分解能）のコリメータを取り換えて
撮影することができず、低いカウント数のときに撮影し
たSPECT像は、その検出感度が不足して画質の低下（画
像のボケ、コントラストの低下）が生じるという欠点が
あった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、測定中にRIの集積度に応じた感度および分解能を
もつ、コリメータを選択し取り換えることができるシン
グルフォトンECT装置を提供することを目的としてい
る。

D.課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。

この発明のシングルフォトンECT装置は、被検体内に投
与され、集積した放射性同位元素（RI）からの放射線を
被検体の全周囲方向にわたり、放射線検出部で検出して
被検体の断層像を得るものであって、前記放射線の検出
感度（または分解能）に応じた複数種類のコリメータを
放射線検出器の検出面に層状に複数個備えるとともに、
個々のコリメータを前記検出面位置と、検出面外の退避
位置とに往復移動する移動機構、前記RIの集積度に応じ
た前記各種コリメータの選択条件を入力する入力手段
と、前記入力された選択条件に基づいてコリメータを選
択し、その選択されたコリメータを前記検出面位置に配
置させるとともに、それ以外のコリメータを前記退避位
置に配置させるように前記移動機構を制御する制御手段
とを備えたことを特徴としている。

E.作用 この発明に係るシングルフォトンECT装置によれば、入
力手段が、RIの集積度（RIが集積する過程で放出する放
射線数）に応じて、最適な感度（または分解能）のコリ
メータを選択するための条件を入力する。制御手段はそ
の条件に応じて、該当するコリメータを選択するための
選択信号を移動機構に送出する。移動機構は、各コリメ
ータを相互に移動させ、前記選択されたコリメータを放
射線検出器の検出面に配置するとともに、該当コリメー
タ以外のコリメータを前記検出面外に配置する。

このように、複数種類のコリメータを自動的に取り換え
ることができるので、ダイナミック測定のように放射線
カウント数が時間的に変化する場合でも、そのときの放
射線カウント数に適したコリメータを選択して配置する
ことができる。

F.実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、SPECT装置の一例の一部破断側面図である。

ここでは、頭部用のリング型SPECT装置を例示してい
る。

図中、符号１は内部に放射線検出部２を備えたガントリ
であり、被検体Ｍの挿入口３と、後述のコリメータの進
退移動を許容する開口４とが前後に形成されている。ガ
ントリ１内には、挿入される被検体Ｍの頭部の全周囲空
間にわたり、放射線検出部としてのシンチレーション検
出器５がリング状に配置されている。開口４の周囲壁か
ら後側（図面の左側）へ延出した状態で、円筒部６が設
けられており、フランジ形状となっている円筒部６の基
部は、ベアリング７を介してその壁面に回動自在に支持
されている。フランジ部の外周面にはギア８が固定され
ており、ギア８はモータ９の出力軸に取り付けられた出
力ギア10に噛合されている。図中、符号11は駆動モータ
９をガントリ１の壁面部に支持する支持枠である。

この円筒部６内には、リング状の外輪コリメータＡと、
この外輪コリメータＡと同心円状に配された内輪コリメ
ータＢとが待機している。これらのコリメータA,Bは一
般にターボファンコリメータと称されているもので、第
２図に示すように、放射状に延びる多数の放射線透過孔
12を形成している。

このコリメータの幾何学的寸法によって、放射線の検出
感度および分解能は決定され、感度はコリメータの厚み
（放射線透過孔12の孔軸長さ）が薄く、放射線透過孔12
の数が少ないほど向上し、分解能はその逆で、コリメー
タが厚く、放射線透過孔12の数が多いほど向上するとい
う性質がある。この例で使用する外輪コリメータＡは、
第２図（ａ）に示すように、比較的厚さＴが薄く、放射
線透過孔12の数が少ない高感度で低分解能のコリメー
タ、同図（ｂ）の内輪コリメータＢは外輪コリメータＡ
よりも、比較的厚さＴが厚く、放射線透過孔12の数が多
くなっており、中間的な感度および分解能のコリメータ
である。

内外輪コリメータA,Bの後端部には、円筒状の支持部材1
4,15が一体的に連設されており、第１図のIII−III矢視
断面図（第３図）に示すように、支持部材14は、円筒部
６の内周壁面の上端部に固着されている「Ｈ」形のガイ
ドレール16に嵌入状態で支持され、支持部材15はその上
端部に取り付けられている「Ｔ」形のガイドレール17に
よって、前記支持部材14の下部に支持されている。この
ように、各支持部材14,15はガイドレール16,17によっ
て、それぞれ個々にこの円筒部６内とガントリ１内とを
往復移動可能に構成されている。

円筒部６の外周壁面部には、各支持部材14,15を往復移
動させる移動機構18,19が取り付けられており、移動機
構18は、円筒部６を貫通して支持部材14の壁面から延出
しているアーム20に係合し、移動機構19は、円筒部６と
支持部材14とを貫通して支持部材15の壁面から延出して
いるアーム21に係合している。各アーム20,21が貫通し
ている円筒部６の孔は、各支持部材14,15の前記往復移
動を許容するために筒軸方向に延びる長孔となってい
る。

次に、その移動機構18,19と、これに接続されている制
御系とについて、第４図の斜視図を参照して説明する。
この図は円筒部６を斜め前方から見た図である。なお、
移動機構18と19とは同じ構成であるため、ここでは移動
機構18を例にとって説明する。

円筒部６の外周壁面部に取り付けられているケーシング
13の筒軸方向の内部両端には、駆動モータ22と従動ロー
ラ23が設けられており、駆動モータ22の出力軸に固定さ
れた駆動ローラ24と従動ローラ23の間にはベルト25（ま
たはチェーン）が架け渡されている。ベルト25の一部分
には支持部材14から延出しているアーム20が固定されて
おり、駆動モータ22の回動にともなって、ベルト25が回
動し、アーム20が往復動するように構成されている。

制御系は、移動機構18内の駆動モータ22と、移動機構19
内の駆動モータ26とをそれぞれ駆動するモータドライブ
回路MD1,MD2と、入力された条件（RIの集積度に応じた
外輪コリメータA,内輪コリメータＢの選択条件）に応じ
て、モータドライブ回路MD1,MD2に制御信号を出力する
制御手段としてのCPU27と、ダイナミック測定時におけ
るSPECT像のフレーム数,1フレームの撮影時間，外輪コ
リメータA,内輪コリメータＢを選択するフレーム番号な
どの選択条件を入力する入力手段としてのキーボード28
およびCRT29などで構成されている。

次に、第５図のCPU27の動作フローチャートに従い、上
述のSPECT装置の動作について説明する。

なお、ここでは被検体Ｍの頭部のダイナミック測定を行
う際の動作について説明する。

まず、キーボード28を介して、ダイナミック測定の設定
条件を入力する（ステップS1）。

この設定条件は、１回のダイナミック測定において得る
べきSPECT像のフレーム数,1フレームの撮影に要する時
間、外輪コリメータA,内輪コリメータＢを選択するフレ
ーム番号（各フレームで使用する外輪コリメータA,内輪
コリメータＢの指定）などであり、例えば、第６図に示
すようなRIの集積度（RIの集積具合を示すもので、集積
過程でRIが放出する放射線のカウント数に対応してい
る）の経験的データを参照して行われる。RIの集積度は
部位によって異なった経時変化となるが、同一の部位で
あれば被検体Ｍが異なったとしても大体同じような経時
変化となることが知られているため、経験知識を引用し
て測定条件の設定を行うことができる。例えば、具体的
に以下のような条件が入力されたとする。

フレーム数＝６フレーム １フレームの時間＝10秒 1,2フレーム＝外輪コリメータＡ 3,4フレーム＝内輪コリメータＢ 5,6フレーム＝外輪コリメータＡ＋内輪コリメータＢ 1,2フレームは、初期の時間で撮影されるフレームであ
り、RIの集積がまだ十分でない（RIの集積度が低い）た
め、高感度（低分解能）の外輪コリメータＡを使用し、
3,4フレームの撮影時には、感度・分解能とも中間的な
内輪コリメータＢを使用し、ある程度の時間が経過した
後、撮影される5,6フレームは十分にRIが集積されて、
放出するカウント数も高くなるので、感度が低くなって
も分解能を上げる方が好ましく、低感度（高分解能）と
なるように、外輪コリメータＡと内輪コリメータＢとを
重ねて使用する、というような条件設定の入力が、この
ステップS1で行われる。

ステップS2で、初期撮影で使用される外輪コリメータＡ
のセッティングを行う。このセッティングは、モータド
ライブ回路MDIに制御信号を与えて、移動機構18内の駆
動モータ22を回転駆動させ、支持部材14に連設されてい
る外輪コリメータＡをガントリ１内のシンチレーション
検出器５の検出面に配置することで行う（第７図の
（ａ）に示した状態になる）。

ステップS3で、測定を開始し、ガントリ１内に挿入され
た被検体Ｍの頭部RI分布像の撮影を行う。すなわち、モ
ータ８により円筒部６を回転させることにより、外輪コ
リメータＡを回転させて１フレームの撮影を行う。この
とき、ステップS1で入力された撮影時間（10秒）での撮
影が行われ、シンチレーション検出器５が検出した全周
囲方向からの投影データ（RIからの放射線カウント数）
は、カウンタとなっている画像メモリ（図示せず）に取
り込まれる。

１つのフレームの撮影が終了すると、そのフレーム数を
カウントし（ステップS4）、ステップS1で入力された全
フレーム数と一致するかどうかの判断を行う（ステップ
S5）。全フレームの撮影が完了した場合には、この一連
の処理を終え、まだ完了していない場合には、ステップ
S6に進む。

ステップS6で、撮影フレームのカウント数がステップS1
で指定されたフレーム数に達したかどうかの判断を行
う。1,2フレームは外輪コリメータＡを使用して撮影を
行うので、フレームのカウント数が「２」になるまで
は、ステップS3に戻って測定を行い、カウント数が
「３」になると、指定されたフレーム数での撮影が終了
したとして、次のステップS7に進む。

ステップS7:このステップで外輪コリメータA,Bの変換が
行われる。3,4フレームの撮影は、内輪コリメータＢを
使用するという指定入力がなされているので、モータド
ライブ回路MD1に制御信号を与えて、駆動モータ22を先
とは逆の方向に回転させることにより、外輪コリメータ
Ａを円筒部６内に退避させ、モータドライブ回路MD2に
制御信号を与えて、駆動モータ26を回転させ、内輪コリ
メータＢをガントリ１内のシンチレーション検出器５の
検出面に配置する（第７図（ｂ）参照）。

配置後、ステップS3に戻り、先と同様にして１フレーム
の撮影を行う。そして、ステップS4でフレーム数をカウ
ントし、指定されたフレーム数「４」までの撮影を行
う。撮影フレームのカウント数が「５」になると、ステ
ップS6で指定されたフレーム数での撮影が終了したとし
て、ステップS7に進み、指定されたコリメータの配置を
行う。

すなわち、5,6フレームは外輪コリメータＡ＋内輪コリ
メータＢを使用するという指定入力がされているので、
モータドライブ回路MD1に再び制御信号を与えて、駆動
モータ22を回転させ、外輪コリメータＡをガントリ１内
に設置する。これで、シンチレーション検出器５の検出
面には、外輪コリメータＡと内輪コリメータＢとが重ね
合った状態で配置される（第７図（ｃ）参照）。この状
態で、ステップS3に戻り、高分解能なSPECT像の撮影が
行われる。６フレームまで、この状態で撮影を行うと、
ステップS5で全てのフレームの撮影が完了したと判断さ
れ、上記一連の処理を終了する。

このように、ダイナミック測定開始前に、RIの集積度に
応じて、種々のコリメータの選択条件を指定入力してや
れば、測定中に自動的にコリメータの交換が行われ、最
適な感度（分解能）での撮影が実行できる。

また、そのコリメータの選択条件の指定は、時間的要素
に関連付けて行われるものであり、ここで言う時間的要
素とは、上記の撮影フレーム数であり、また、撮影時間
そのものである。したがって、上述の例で、２フレーム
終了後を20秒経過後というように変えて、外輪コリメー
タA,内輪コリメータＢの選択指定条件を入力するように
してもよい。

また、上述例では２種類のコリメータを備えた構成とし
ているが、この数に限ることなく、３種類以上のコリメ
ータを備え、条件に応じて適宜交換することも可能であ
る。

また、上述例では、リング型SPECT装置を例示したが、
放射線検出部として、被検体Ｍの周囲空間を回転走査す
るガンマカメラを用いたSPECT装置でも適用することが
できる。この場合、使用されるコリメータはリング状の
ものではなく、平面状のコリメータが使用されるので、
ガンマカメラにコリメータの格納部を取りつけ、その格
納部とガンマカメラの検出面位置とを往復動可能に構成
してやればよく、前記同様に、コリメータの選択指定条
件として、時間的要素に関連した撮影フレーム数（ガン
マカメラの回転数）または撮影時間を指定して、コリメ
ータの交換を行うことができる。

G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るシング
ルフォトンECT装置によれば、RIの集積度に応じて、種
々のコリメータの選択条件を指定入力すると、その条件
に従って、測定中に自動的にコリメータの交換が行わ
れ、最適な感度（分解能）での撮影が行われるので、ダ
イナミック測定のように、RIからの放射線数が経時的に
変化するRI分布データの測定を行う場合では、その放射
線数に応じた感度（または分解能）のコリメータで撮影
を行うことができ、高画質の画像を得ることができるた
め、正確な診断に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、この発明の一実施例に係り、第
１図はSPECT装置の一部破断側面図、第２図はコリメー
タA,Bの正面図、第３図は第１図のIII−III矢視断面
図、第４図はコリメータの移動機構および制御部の説明
図、第５図は装置の概略動作を示したフローチャート、
第６図はRIの集積度と時間との関係を示したグラフ、第
７図はコリメータの設置例を示した側面図である。 ２……放射線検出部、18,19……移動機構 27……CPU、28……キーボード 29……CRT、Ａ……外輪コリメータ Ｂ……内輪コリメータ、Ｍ……被検体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に投与され、集積した放射性同位
   元素（RI）からの放射線を被検体の全周囲方向にわた
   り、放射線検出部で検出して被検体の断層像を得るシン
   グルフォトンECT装置であって、前記放射線の検出感度
   （または分解能）に応じた複数種類のコリメータを放射
   線検出器の検出面に層状に複数個備えるとともに、個々
   のコリメータを前記検出面位置と、検出面外の退避位置
   とに往復移動する移動機構、前記RIの集積度に応じた前
   記各種コリメータの選択条件を入力する入力手段と、前
   記入力された選択条件に基づいてコリメータを選択し、
   その選択されたコリメータを前記検出面位置に配置させ
   るとともに、それ以外のコリメータを前記退避位置に配
   置させるように前記移動機構を制御する制御手段とを備
   えたことを特徴とするシングルフォトンECT装置。