JPH09184885A - ポジトロンｅｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な画質で、且つ定量性を確保しながら、
吸収補正したポジトロンＣＴ画像を得る。 【解決手段】 ライン線源２１の位置に応じて変化する
第１、第２のマスクをアドレス変換器１３、１４に作用
させ、データ収集メモリ１５によりトランスミッション
データのみを、データ収集メモリ１６によりライン線源
２１の散乱線等の影響を除いたエミッションデータを収
集し、演算器１７で上記のトランスミッションデータか
ら吸収補正データを求め、これにより上記のエミッショ
ンデータを補正し、その補正後のエミッションデータを
画像再構成装置１８に送って処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多数の検出器を
リング型に配列したポジトロンＥＣＴ装置に関し、とく
に吸収補正機能を有するポジトロンＥＣＴ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロンＥＣＴ装置は、ポジトロン放
出性の放射性核種を用い、その消滅ガンマ線を検出して
核種の分布像を撮影するものである。たとえば人体にポ
ジトロン放出性の放射性核種で標識された薬剤を投与す
ると、特定の臓器に集積する。そのとき人体の外部に放
出されてくるガンマ線を、人体外に配置した検出器で検
出してデータを収集する。消滅ガンマ線は１８０゜反対
の方向に放出されるので、１対の検出器に同時に入射し
たことを検出し、その１対の検出器を結ぶ線上に核種が
存在していることのデータを得る。このような同時計数
によって収集したデータを所定のアルゴリズムで処理す
ることにより、所定の断面での核種の濃度分布像を再構
成する。この再構成画像は特定の臓器の診断のために用
いられる。

【０００３】被検体外部でガンマ線を検出する検出器と
してシンチレーション検出器などが用いられ、これが多
数リング型に配列される。この検出器のリング型配列の
平面に位置している核種からのガンマ線のうち上記の平
面に平行に放出されたものがリング型に配列された検出
器のどれかに入射して検出されるので、被検体のこの平
面（スライス面）でのデータが収集されることになり、
再構成画像はこのスライス面における核種の濃度分布像
ということになる。

【０００４】一方、このポジトロンＥＣＴ装置では、被
検体の内部の核種からの放射線を外部において検出する
ため、その放射線が被検体の内部で吸収されてしまうこ
との影響を受けることが避けられない。そこで、再構成
画像では被検体の中央部の濃度が異常に低いものとなっ
たり、定量的な測定ができず精度が低いなどの問題が生
じるので、その吸収の分布を別個に求めて、その吸収の
影響を補正する必要が生じる。

【０００５】この吸収の影響を求めるために、いわゆる
トランスミッションデータを収集する。ここでトランス
ミッションデータとは、被検体の内部から放射される放
射線によるデータであるエミッションデータに対するも
ので、被検体の外部から放射され被検体を透過した放射
線によるデータをいう。検出器のリング型配列の内部に
被検体とともにポジトロン放出性の線源を配置し、これ
を検出器のリング型配列に沿って被検体の周囲に回転さ
せ、その回転角度ごとに同時計数データを収集する。つ
ぎに被検体を検出器のリング型配列から取り出した上
で、線源を同じように回転させながら同時計数データを
収集する。前者のデータは放射線が被検体を通ることに
よる吸収の影響を受けたものであるのに対して、後者の
データにはこのような影響はない。そこで、これらのデ
ータを比較すれば、吸収の影響がわかり、これにより吸
収補正することができる。

【０００６】従来では、このトランスミッションデータ
とエミッションデータは、個々別々に収集していたた
め、検査時間がかかり、被検体（患者）を固定している
時間が長くかかっっていた。そこで、特開平４−１６８
３９２号公報では、トランスミッションデータとエミッ
ションデータとを同時に収集するようにして、検査時間
の短縮、患者固定時間の短縮を図っている。

【０００７】すなわち、被検体に放射性核種を投与した
状態でその周囲でもポジトロン放出性核種の線源を回転
させ、同時計数データを収集する。外部線源の位置はあ
らかじめ分かっているためその位置に対応したマスクを
用いて、マスクをかけながら同時計数データの収集を行
なう。これにより同時計数データのなかから、外部線源
からのガンマ線によるデータ（トランスミッションデー
タ）を含まない被検体中の核種からのガンマ線によるデ
ータ（エミッションデータ）のみを取り出すことができ
る。他方、同時に、このようなマスクを用いずに収集を
行なうと、エミッションデータおよびトランスミッショ
ンデータが収集できる。マスク無しに収集したデータ
（エミッションデータ＋トランスミッションデータ）か
らマスクを用いて収集したエミッションデータを、マス
クによる検出効率を考慮して差し引くと、外部線源から
のガンマ線によるトランスミッションデータのみとする
ことができる。このようにして得られたトランスミッシ
ョンデータから吸収補正データを得れば、エミッション
データの吸収補正が可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１６８３９２号公報のようにトランスミッションデ
ータとエミッションデータとを同時収集する場合、再構
成画像の画質が劣化し、しかもデータの定量性の確保も
困難であるという問題がある。すなわち、外部に配置す
る線源近傍では、散乱線の影響が大きく、そのため、マ
スク無しに収集したデータ（エミッションデータ＋トラ
ンスミッションデータ）中に散乱線による誤差が大きく
含まれることになるからである。

【０００９】この発明は、上記に鑑み、被検体の外部に
配置されるトランスミッションデータ収集のための線源
付近の散乱線等の影響を効果的に除去して、再構成画像
の画質を向上させ、データの定量性を向上させるように
した、ポジトロンＥＣＴ装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるポジトロンＥＣＴ装置においては、
多数の放射線検出手段がリング型に配列された放射線検
出手段のリング型配列と、該リング型配列内に配置さ
れ、該リング型配列に沿って回転移動させられるポジト
ロン放出性放射線発生手段と、その回転位置情報を得る
手段と、上記の多数の放射線検出手段のうちの２つから
同時に出力が生じたことを検出する同時検出手段と、上
記の回転位置情報に応じて第１のマスクを変化させなが
らその第１のマスクを通った同時に出力が生じた２つの
放射線検出手段の組合せをアドレス変換する第１のアド
レス変換手段と、上記の回転位置情報に応じて第２のマ
スクを変化させながらその第２のマスクを通った同時に
出力が生じた２つの放射線検出手段の組合せをアドレス
変換する第２のアドレス変換手段と、該第１のアドレス
変換手段の出力をそのアドレスごとに収集する第１のデ
ータ収集手段と、該第２のアドレス変換手段の出力をそ
のアドレスごとに収集する第２のデータ収集手段と、上
記第１のデータ収集手段で収集されたデータと、被検体
がない状態で収集した上記の放射線発生手段のみのデー
タとの比により、上記第２のデータ収集手段で収集され
たデータを補正した上で画像再構成処理する手段とが備
えられることが特徴となっている。

【００１１】ポジトロン放出性核種の投与された被検体
が放射線検出手段のリング型配列の中に挿入され、ポジ
トロン放出性放射線発生手段が、その被検体の回りに回
転させられる。この状態で、第１、第２のデータ収集手
段によりデータの収集が行われる。第１、第２のデータ
収集手段でそれぞれ収集されるデータは、放射線発生手
段の位置に応じて変化する第１、第２のマスクを通った
データとなっている。第１のマスクを、放射線発生手段
からのデータが占めるであろう部分のみを通すような狭
いものとすることにより、ほぼトランスミッションデー
タのみを第１のデータ収集手段で収集することができ
る。他方、第２のマスクは、放射線発生手段からのデー
タが占めるであろう部分だけでなく、その周辺も含むよ
うな幅広い部分を除いた部分を通すようなものとされて
おり、これにより、第２のデータ収集手段で、被検体か
らのエミッションデータを、上記の放射線発生手段の影
響を除きながら収集することができる。

【００１２】第１のデータ収集手段で収集されるトラン
スミッションデータと、被検体が存在しない状態で得た
上記の回転する放射線発生手段のみのデータとの比によ
り、被検体における吸収係数の分布データが得られる。
そこで、上記の第２のデータ収集手段で収集されたトラ
ンスミッションデータに上記の比を作用させれば、吸収
補正がなされたことになり、この補正後のエミッション
データを用いて画像再構成処理を行えば、吸収補正のな
されたＥＣＴ画像が得られる。第２のデータ収集手段で
収集されるエミッションデータは、第２のマスクを用い
ることにより、放射線発生手段による散乱線等の影響を
除いて収集されたものであるため、再構成画像の画質を
良好なものとすることができるとともに、定量性も向上
させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるポジトロンＥＣＴ装置では、図１に示すように、
多数の放射線検出器１１がリング型に配列されており、
そのリング型配列１０の中に被検体（患者）３０が配置
されるようになっている。これらの検出器１１の各出力
はコインシデンス回路１２に導かれ、いずれか２つの検
出器１１に同時に放射線が入射してこれらから出力が同
時に生じたことが検出される。そして、このように同時
に２つの検出器１１から出力が生じてこれがコインシデ
ンス回路１２により検出されると、そのコインシデンス
回路１２からの出力がアドレス変換器１３、１４に送ら
れ、その２つの検出器１１の組み合わせに応じたアドレ
ス変換がなされ、データ収集メモリ１５、１６において
そのアドレスごとに計数される。

【００１４】このアドレス変換は、２つの検出器１１か
ら同時に出力が生じたとき、その２つの検出器１１を結
ぶ線に関する位置情報に変換するものである。この２つ
の検出器１１を結ぶ線の位置を表す情報は、たとえば図
１に示すように、角度θと中心からの距離ｄとで表され
るものである。つまり、ある２つの検出器１１で同時に
検出信号が生じたとき、それらの検出器１１を結ぶ線を
表すθとｄよりなるアドレスへの変換がなされる。

【００１５】コインシデンス回路１２からある２つの検
出器１１で同時に検出信号が生じたことの出力が生じる
と、その出力は２つのアドレス変換器１３、１４にとも
に送られるので、データ収集メモリ１５、１６において
同じアドレスでの計数が並列的に行なわれることにな
る。しかし、これらのアドレス変換器１３、１４は異な
る第１、第２のマスクをそれぞれ持ち、そのマスクを通
ったアドレスのみを出力するため、データ収集メモリ１
５、１６では異なるマスクを経たデータがそれぞれ計数
される。アドレス変換器１３が持つ第１のマスクは、図
４に示すようなトランスミッションデータのみを通過さ
せるものである。他方アドレス変換器１４が持つ第２の
マスクは図５に示すようなもので、エミッションデータ
のみ通過させるものとなっている。これら図４、図５に
示すマスクでは、白抜き部分のアドレスのみ通過するこ
とができる。砂目模様の部分はマスクされて出力されな
い。

【００１６】これらのマスクはライン線源２１の位置に
よって変化させられる。このライン線源２１は、ライン
状に形成された放射線源であり、スライス面（検出器リ
ング型配列１０が含まれる平面）に直交するよう配置さ
れる（図では紙面に直角に配置される）。このライン線
源２１はポジトロン放出性の核種により形成されてい
る。このライン線源２１は、図では省略されている機構
により、点線のように検出器リング型配列１０内でこれ
に沿って所定の小さな角度ごとにステップ的に回転移動
させられる。その回転位置は、たとえばパルスエンコー
ダとカウンタ等からなる回転位置読み取り装置２２によ
って読み取られ、その情報がアドレス変換器１３、１４
に送られる。

【００１７】ライン線源２１が被検体３０の周囲を１回
転するとき、図２の（ａ）〜（ｄ）のようにその位置が
動いていく。図２の（ａ）〜（ｄ）のようなそれぞれの
位置では、図３の（ａ）〜（ｄ）に示されるサイノグラ
ムのように各々データが収集される。この図３の（ａ）
〜（ｄ）では、縦軸が方向θ（図１に示すように同時に
ガンマ線が入射した２つの検出器１１を結ぶ直線の方
向、０°〜１８０°）、横軸が距離ｄ（図１に示すよう
に同時にガンマ線が入射した２つの検出器１１を結ぶ直
線の、全体の中心からの距離）を表わす。このθとｄで
表わされるアドレスごとにガンマ線の計数がなされた結
果がこの図３の（ａ）〜（ｄ）のサイノグラムというこ
とになる。

【００１８】図２の（ａ）のようにライン線源２１が上
方にあるとき、図３の（ａ）のサイノグラムのように、
ライン線源２１によるデータは角度０°で中央（ｄの中
心）に集中し、角度９０°で右端になり、角度１８０°
で中央に位置する。そのため、図３の（ａ）では、ライ
ン線源２１によるデータは曲線４２のようなものとな
る。これに対して、被検体３０は左右方向に偏平である
ため、被検体３０内の核種からのガンマ線によるデータ
は、角度０°と１８０°でｄ方向に広い領域で、角度９
０°でｄ方向に狭い領域で収集される。そのため、被検
体３０からのデータは砂目模様部分４１のようになる。

【００１９】同様に、図２の（ｂ）のようにライン線源
２１が左方にあるときは、ライン線源２１からのデータ
は図３の（ｂ）の曲線４２の位置で収集され、図２の
（ｃ）のようにライン線源２１が下方にあるときは、ラ
イン線源２１からのデータは図３の（ｃ）の曲線４２の
位置で収集され、図２の（ｄ）のようにライン線源２１
が左方にあるときは、ライン線源２１からのデータは図
３の（ｄ）の曲線４２の位置で収集される。これに対し
て、被検体３０からのデータは、ライン線源２１がどの
ような位置にあっても、被検体３０は不変であるから、
同じような形状の砂目模様部分４１で収集される。

【００２０】そこで、ライン線源２１の位置とともに動
いていく、ライン線源２１からのデータ収集領域４２に
対応したマスクを用意する。つまり、図４の（ａ）〜
（ｄ）のように、ライン線源２１からのデータ収集領域
４２に対応した細い幅の白抜き部分のみデータを通すマ
スクと、図５の（ａ）〜（ｄ）のように、ライン線源２
１からのデータ収集領域４２に対応した広い幅の砂目模
様部分を除く白抜き部分のみデータを通すマスクとを作
成する。この図４の（ａ）〜（ｄ）のようなマスクをア
ドレス変換器１３に作用させ、図５の（ａ）〜（ｄ）の
ようなマスクをアドレス変換器１４に作用させる。

【００２１】これにより、アドレス変換器１３の出力を
計数するデータ収集メモリ１５には、ライン線源２１が
各々の位置にあるときに図４の（ａ）〜（ｄ）のそれぞ
れの白抜き部分を通ったデータが収集されるので、ライ
ン線源２１が１回転したとき、ライン線源２１からのデ
ータと、ライン線源２１のデータとθ、ｄが一致した被
検体３０からのデータのみが収集されたことになる。

【００２２】その結果、データ収集メモリ１５には、ト
ランスミッションデータと、若干のエミッションデータ
とが収集される。このエミッションデータの比率は一定
の小さなものと見積もることができるため、データ収集
メモリ１５で収集したデータにその比率に対応した係数
をかけることにより、トランスミッションデータのみと
みなせるデータを得ることができる。この係数の乗算は
演算器１７により行なわれる。

【００２３】こうして収集したトランスミッションデー
タと、被検体３０を除いてライン線源２１のみを上記と
同様に回転させながら、その位置に応じて変化する図４
のようなマスクを用いて収集したデータとを比較する
と、被検体３０がない場合には被検体３０による吸収は
生じないので、被検体３０における吸収分布を求めるこ
とができる。被検体３０なしでライン線源２１のみとし
たときのデータはあらかじめ収集しておいて保持してお
き、演算器１７で被検体３０における吸収分布を求め
る。

【００２４】一方、データ収集メモリ１６は、図５の
（ａ）〜（ｄ）の各々のマスクの白抜き部分を通ったア
ドレス変換器１４の出力をそれぞれ計数するので、ライ
ン線源２１からのデータおよびその周辺に位置するよう
なデータは収集しないことになる。データを収集しない
領域の幅が比較的広いものとなるが、ライン線源２１が
１回転する間にこのマスクは動いていくので、ライン線
源２１がある位置にあるときにマスクされた領域はライ
ン線源２１が他の位置にあるときマスクされないことに
なり、ライン線源２１が１回転すれば、すべての領域で
均等にデータ収集が行なわれる。したがって、強い放射
能を持つライン線源２１の周辺の散乱線の影響を受け易
い領域はデータ収集しないようにしながら、エミッショ
ンデータの収集ができることになる。

【００２５】このデータ収集メモリ１６で収集したデー
タは、演算器１７で、上記のように求めた吸収分布によ
って吸収補正を受け、その後、画像再構成装置１８に送
られて画像再構成演算処理され、再構成画像がディスプ
レイ装置１９で表示される。したがって、ライン線源２
１の影響をなるべく避けながらエミッションデータをト
ランスミッションデータと同時に収集することができ、
吸収補正された、画質の優れた、且つ定量性の良好な、
ポジトロンＣＴ画像を表示することができる。

【００２６】ここで、ライン線源２１の影響を避けなが
らエミッションデータのみを収集するための図５のよう
なマスクは、トランスミッションデータのみを収集する
ための図４のようなマスクとは別個に設定できるため、
散乱線等のライン線源２１の実際の影響の大きさに合わ
せて非収集領域の幅等を定めることができ、ライン線源
２１の実際の影響を効果的に除去することが可能であ
る。他方、トランスミッションデータのみを収集するた
めの図４のようなマスクも、独自に設定できるので、ラ
イン線源２１の実際の大きさに厳密に合わせたものとし
て、被検体３０からのエミッションデータの混入を少な
くすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のポジト
ロンＥＣＴ装置によれば、放射性核種を投与した被検体
およびその周囲を回転する線源からのガンマ線を同時に
計数し、２つのマスクを用いて、それぞれにより、線源
の影響を除き、線源からのガンマ線のみに絞るようにし
ているため、良好な画質で、且つ定量性を確保しなが
ら、吸収補正したポジトロンＣＴ画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるポジトロンＥＣＴ装置のブロ
ック図。

【図２】ライン線源２１の各位置を示す模式図。

【図３】ライン線源２１の各位置でのサイノグラムを示
す図。

【図４】ライン線源２１の各位置での第１のマスクを示
す図。

【図５】ライン線源２１の各位置での第２のマスクを示
す図。

【符号の説明】

１０ 検出器リング型配列 １１ 検出器 １２ コインシデンス回路 １３、１４ アドレス変換器 １５、１６ データ収集メモリ １７ 演算器 １８ 画像再構成装置 １９ ディスプレイ装置 ２１ ライン線源 ２２ 回転位置読み取り装置 ３０ 被検体 ４１ 被検体３０からのデータ ４２ ライン線源２１からのデータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の放射線検出手段がリング型に配列
   された放射線検出手段のリング型配列と、該リング型配
   列内に配置され、該リング型配列に沿って回転移動させ
   られるポジトロン放出性放射線発生手段と、その回転位
   置情報を得る手段と、上記の多数の放射線検出手段のう
   ちの２つから同時に出力が生じたことを検出する同時検
   出手段と、上記の回転位置情報に応じて第１のマスクを
   変化させながらその第１のマスクを通った同時に出力が
   生じた２つの放射線検出手段の組合せをアドレス変換す
   る第１のアドレス変換手段と、上記の回転位置情報に応
   じて第２のマスクを変化させながらその第２のマスクを
   通った同時に出力が生じた２つの放射線検出手段の組合
   せをアドレス変換する第２のアドレス変換手段と、該第
   １のアドレス変換手段の出力をそのアドレスごとに収集
   する第１のデータ収集手段と、該第２のアドレス変換手
   段の出力をそのアドレスごとに収集する第２のデータ収
   集手段と、上記第１のデータ収集手段で収集されたデー
   タと、被検体がない状態で収集した上記の放射線発生手
   段のみのデータとの比により、上記第２のデータ収集手
   段で収集されたデータを補正した上で画像再構成処理す
   る手段とを備えることを特徴とするポジトロンＥＣＴ装
   置。