JPH10239437A - エミッション断層写真撮影走査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査の空間分解能を改善することのできるエ
ミッション断層写真撮影走査システムを提供する。 【解決手段】 断層写真撮影走査を実行するシステムに
おいて、非円軌道を完成するために、カメラと、テーブ
ル／患者とが互いに対して移動させられる。具体的に
は、テーブルは、所定の位置にピン固定されていると共
に、整備中には所定の横方向の位置及び垂直方向の位置
に設定される。テーブルは走査段階中には、同一の横方
向の位置及び垂直方向の位置に維持される。患者／テー
ブルにカメラをより接近させる又はより遠去けるため
に、カメラは、ピッチ・イン又はピッチ・アウトされ
る。カメラのヘッドは、ピッチの変化のすべてについて
ティルト角度を０°にしておくようにティルトされる。
カメラがピッチ・インし、又、ピッチアウトするにつれ
て、カメラの中心軸は、テーブルの縦軸に沿って移動す
る。このカメラの中心軸の移動を補償するために、テー
ブルは伸長されるか又は短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、医用作像
に関し、より具体的には、核断層写真作像中に画像検出
器を患者に整列させて、検出器の画像性能を最適化する
ことに関する。

【０００２】

【従来の技術】核エミッション（放射）断層写真撮影法
においては、人体の腺及び器官、並びに関連する異常を
突き止めると共に表示するために、ガンマ・カメラ又は
ガンマ検出器が典型的には用いられている。異常は、周
囲組織よりもより高い吸収又はより低い吸収によって表
されることができる。より具体的に、ガンマ・カメラの
使用に関して述べると、γ線を放出するトレーサ物質が
患者に投与され、トレーサ物質は、他の組織よりも、関
心のある器官によって、よりよく吸収される。ガンマ・
カメラは、患者の内部のこのようなトレーサ物質の分布
を表すデータ、即ち、画像を発生する。

【０００３】ガンマ・カメラは、マルチ・チャンネル・
コリメータと、γ線検出器とを含んでおり、γ線検出器
は、γ線からのエネルギを電気信号に変換し、この電気
信号を読み取って、平面的な検出器内でγ線が相互作用
する位置を決定する。一般に使用されている１つの公知
のγ線検出器は、アンガー（Anger）のガンマ・カメラ
であり、これについては、Rev. Sci. Instrum.誌、第２
９巻、第１５９頁（１９５８）年のH.O.Angerによる
「シンチレーション・カメラ」（"ScintillationCamer
a）に記載されている。もう１つの公知の検出器は、多
結晶型シンチレーション検出器であり、この検出器は、
１列の光検出器に接続された１列の小さな結晶を有して
いる。光検出器は、光電子増倍器であってもよいし、光
ダイオードであってもよい。更なるもう１つの公知の検
出器は、固体（ソリッド・ステート）位置感知検出器で
あり、この検出器は、γ線からのエネルギを電荷に変換
し、この電荷を１列の接点によって検出することができ
る。

【０００４】アンガーのガンマ・カメラは、放射線によ
る刺激、即ち、患者によって放出されるγ線に応答する
大きなシンチレーション結晶を含んでいる。この結晶
に、典型的には１列の光電子増倍管が光学的に接続され
ている。動作時には、検出器の方向に向かって患者によ
って放出されるγ線は、結晶の上方でコリメートされ
て、結晶と相互作用する各々のγ線が、多数の光事象を
発生する。この多数の光事象は、相互作用点に隣接して
いる光電子増倍管によって検出される。光電子増倍管
は、光事象に応答して、個別の電気出力を発生する。光
電子増倍管の列からの信号は、アナログ式及びディジタ
ル式の回路構成要素を用いて結合されて、γ線事象の位
置の評価が得られる。収集された画像を形成するため
に、更なるアナログ処理及びディジタル処理を用いて、
より正確な位置座標を発生する。

【０００５】より具体的には、画像を形成するために、
その各素子が結晶の素子区域と１対１で対応しているよ
うな記憶レジスタのマトリクスを利用することにより、
結晶内での事象の分布の表現が形成される。結晶の素子
区域は、座標によって同定される。結晶内で光事象が発
生する度に、事象の座標が同定され、同定された事象の
座標に対応している記憶レジスタのマトリクス内のレジ
スタがインクリメントされる。マトリクス内の所与のレ
ジスタの内容は、結晶の素子区域内で所定の時間内に発
生した事象の数を表す数値である。このような数値は、
放射線場の素子区域から放出されている放射線の強度に
正比例している。従って、レジスタ内に記憶されている
数値を用いて、結晶の素子区域に対応している表示の画
素の輝度が確定される。放射線場の分布は、表示装置の
輝度の分布によって表される。

【０００６】エミッション断層写真撮影法では、関心の
ある器官の周りの様々なビュー角度において、複数のこ
のような画像が採取される。典型的には、トランスアキ
シャル（軸横断）断層写真撮影法では、患者の周りの角
度増分を等しくして一連の画像、即ち、一連のビューが
採取される。患者の周りのこの一連のビューを再構成し
て、トランスアキシャルのスライス、即ち、回転軸を横
断したスライスが形成される。ビューを収集してトラン
スアキシャルのスライスを再構成する方法は、エミッシ
ョン計算機式断層写真撮影法（ＥＣＴ）又はシングル・
フォトン・エミッション計算機式断層写真撮影法（ＳＰ
ＥＣＴ）と呼ばれている。患者ににおける減衰を測定し
て、横断面における減衰を再構成するためにＸ線を用い
るＸ線計算機式断層写真撮影法（ＣＴ）でも、同様の再
構成方式が採用されている。

【０００７】断層写真撮影法に用いられる検出器の殆ど
は、様々な角度でビューを収集するために、固定された
軸（ロール軸）の周りに検出器を回転させることのでき
るような大型の軸受けに固定されている。リング・スタ
ンドとして公知である具体的な一形式のガントリでは、
患者の姿勢が様々であるときに様々な器官を作像するこ
とを可能にするために、検出器は、回転（ガントリに沿
った回転、rotation又はロール（roll））、並びにティ
ルト（ヘッド回転、swivel又はtilt）及びピッチ（アー
ム回転、pitch ）することができる。リング・スタンド
は、ロール軸と平行な長軸を有している患者用テーブル
と関連して用いられることができ、検出器は、ピッチ軸
を調節することにより患者に接近することができる。

【０００８】公知のカメラ及び検出器において用いられ
ているコリメータは、γ線が通過することのできる多数
の孔を有している。孔は、稠密な材料、典型的には鉛に
よって区分されており、この稠密な材料は、γ線を減衰
させると共に、稠密な材料に入射するγ線の大部分を吸
収する。開口の寸法、及び孔と孔との間の鉛の厚みは、
分解能と感度との兼ね合いを適当なものにするように、
又、孔の壁を貫通する透過を最小化するように選択され
ている。典型的には、コリメータは交換可能であり、オ
ペレータは、作像用途及びγ線のエネルギに最も適する
コリメータを選択することができる。コリメータの孔の
列は典型的には、互いに平行であるが、コリメータによ
っては、患者を幾分か拡大するように、開口が、コリメ
ータの前面からある距離で離隔している線又は点に収束
するように構成されているものもある。

【０００９】エミッション作像に用いられている公知の
マルチ・チャンネル・コリメータは、コリメータの表面
から物体への距離が増大するにつれて線形的に劣化する
ような画像分解能を有している。従って、コリメータを
患者にできるだけ接近させて各々のビューを収集すると
有利である。エミッション断層写真撮影法によって作像
するためには、患者にできるだけ接近させてコリメータ
を配置することに加えて、コリメータの孔が回転軸を実
質的に横切ってビューを取得する状態でデータを収集す
ることが重要である。ピッチ軸が変更されると、コリメ
ータの孔の方向は、アームの角度の変化と同一の角度だ
け縦方向において変化する。カメラがリング・スタンド
に装着されている場合には、オペレータは、ピッチ軸が
変化する度に、回転軸に平行になるようにコリメータの
面を設定（セット）する。自動水平化システム（self l
evelling system）では、ティルトを変更して、ピッチ
の変化を補償すると共に、コリメータの面を回転軸に平
行に維持し得るように、エンコーダ及びモータが、ティ
ルト軸の位置及びピッチ軸の位置を検出すると共に制御
している。この構成によって、軌道の半径を設定するこ
とができ、固定された回転半径において断層写真撮影走
査を実行することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走査さ
れる患者の部分の殆どは円断面を有していない。従っ
て、軌道を固定すると、コリメータは、いくつかのビュ
ーについては接近するが、その他のビューについては遥
かに遠くに離れてしまう。この問題点は、幅広で薄肉の
人々の胸郭を走査するときに最も甚大になる。というの
は、検出器は、肩を完全に納めるためには大きな半径で
走査しなければならず、そうすると、患者の前面及び後
面からは大きな距離が生じて、これらのビューでは分解
能が低くなるからである。これにより、一連の画像から
再構成されるトランスアキシャルの断面において、画像
コントラストの低下が生じる。

【００１１】患者の周りに非円軌道を確立する公知の方
法に、米国特許第４，５０３，３３１号に記載された方
法がある。この特許には、患者の周りを回転するカメラ
が、レールによって横方向にも移動して、患者の周りに
非円軌道を描き得るようにして、患者の表面に対してよ
り接近するようにこの非円軌道を適合させることを意図
した方法が記載されている。しかしながら、ガントリの
横方向の移動は、リング・スタンド・ガントリ上では常
に可能であるわけではない。従って、ガントリの横方向
の移動を実現するために、追加のレールと、モータと、
制御回路とが要求される。これらの追加の構成要素は、
当然のことながらシステムの経費を増大させる。加え
て、レールは、ガントリの付近で患者用トロリの自由な
移動を妨げるおそれがある。更に、前述した方法を用い
ると、物体は典型的には、カメラのビュー領域の中心に
位置していないので、同時（又は連続）形式の走査が一
般に行えなくなる。即ち、各々のビューについて患者を
調節しなければならなくなる可能性があり、従って、連
続的な走査を可能にせず、段階的撮影（step and shoo
t）形式の走査を要求する。

【００１２】もう１つの公知の方法では、米国特許第
４，２１６，３８１号に記載された回転式リング・スタ
ンド・ガントリである公知のリング・スタンドを、公知
の作像用テーブルと共に用いて、患者の身体輪郭走査を
実行することができる。具体的には、患者用テーブル上
に設けられたモータ及びエンコーダが、横方向の移動及
び垂直方向の移動を制御して、各々のビューについて検
出器に接近するように患者を移動させ、このようにし
て、米国特許第４，６５２，７５８号に記載されている
ような改善された分解能を達成している。米国特許第
４，２１６，３８１号及び同第４，６５２，７５８号の
両者とも、本出願の譲受人に譲渡されている。しかしな
がら、このような走査は、オペレータに慎重な整備（セ
ットアップ）を要求する。というのは、画像の中央に、
関心のある器官を配置すること、及び検出器に患者を接
近させることの両方を行うために、テーブルの垂直方向
の移動と横方向の移動とを用いているからである。又、
走査中に患者を横方向に及び／又は垂直方向に移動させ
ると、患者にストレスを感じさせることもある。

【００１３】更に、最もよく知られている公知の患者用
テーブルは、患者を載せたり下ろしたりするために垂直
方向に移動することのできるものであり、この垂直方向
の移動を用いて、すべての角度において検出器に患者を
接近させることもできる。垂直方向の移動のみを用いる
ならば、患者の中心の位置は、ロール角度と垂直方向の
シフトの量とに依存して、様々な量だけ横方向にシフト
する。このような横方向の画像のシフトは、記録されな
ければならないと共に、トランスアキシャルの再構成過
程において補償されなければならないので、望ましくな
い。又、横方向に画像がシフトすると、実効的なビュー
領域が減少し、患者の画像をトランケート（切断）する
ことがある。

【００１４】この横方向の画像のシフトを補償するため
には、テーブルの横方向の移動を用いて、各々のビュー
における患者の実効的なシフトが、コリメータの孔の方
向と常に一致し得るようにして、画像の横方向のシフト
が生じないようにすることができる。この形式の走査で
は、検出器は、固定された半径で回転しており、コリメ
ータの孔の方向に患者を移動させるために、テーブルの
垂直方向の移動及び横方向の移動が用いられており、画
像の横方向のシフトを導入しないようにしている。検出
器が回転するときには、横方向のシフトが導入されるの
で、連続したビューについてのテーブルの移動は、前回
のシフトを補償すべきであり、すると、結果として得ら
れる移動は、患者の中心をシフトさせずに済む。勿論、
テーブルは、検出器の回転の前に患者をじゃまにならな
い場所に移動させておかなければならない。幅広の肩を
有している薄肉の患者を納めるためには、大きな横方向
の移動が要求されることもある。

【００１５】上述の走査方法では、患者の周りの検出器
の軌道は、検出器を回転させてから、検出器に向かって
患者を移動させることにより完成されている。患者の周
りの軌道を決定する公知の方法には、以下の各方法があ
る。 １．患者の横幅及び前後幅、並びに支持テーブルの横幅
及び前後幅が測定される。患者は楕円断面を有している
ものと仮定されている。軌道は、検出器がこの楕円の接
線となるように算出される。患者の測定は典型的には、
テーブルの移動とガントリの移動とを用いて、検出器と
患者とを一緒にして移動させて実行され、次いで、制御
用計算機によってガントリの位置及びテーブルの位置が
記録される。

【００１６】２．上述の第１の記載と同様に患者が測定
されるが、軌道の算出においては、物体が何らかの他の
形状、例えば、矩形であるものと仮定される。 ３．上述の第１の記載と同様に患者が測定されるが、軌
道の算出においては、物体が不規則な形状、例えば、上
半分は楕円であり、平坦な作像用テーブルに適合するよ
うに下半分は矩形であるものと仮定される。

【００１７】上述の各方法は、限定された数の測定を用
いており、患者の輪郭が、何らかの所定の形状に適合す
るものと仮定している。ここには、走査される実際の患
者が、いくつかの点において予測された寸法よりもより
大きい又はより小さいかもしれないという危険性が明ら
かにあり、従って、衝突又は分解能の低下のいずれかが
生じる危険性がある。

【００１８】更なる公知の方法では、あらゆるビューに
おいて適当なピッチが測定され、このようにして、各々
のビューについて最適な検出器−患者間距離を発生す
る。公知の方法を以下に記載する。 ４．収集に先立って、あらゆるビューにおいてカメラの
ピッチが設定され、測定されると共に保存される。収集
中には、カメラのピッチは、各々の角度において保存さ
れたピッチに設定される。この方法を「学習モード」走
査とも呼ぶ。

【００１９】５．この方法は、走査に先立っていかなる
測定も要求しない。その代わりに、オペレータは、患者
を中央に配置して、第１のビューについてガントリを設
定する。そして、後続の各々のビューにおいては、 ａ．コリメータ上のセンサが患者（若しくはテーブル、
又はあらゆる他の障害物）を検出するまで、カメラがピ
ッチ・インされ、 ｂ．ビューが収集され、 ｃ．回転のためのクリアランスを得るために、カメラが
ピッチ・アウトされると共に、 ｄ．次のビューに向けてカメラが回転させられる。

【００２０】上で引用したセンサは、多数の光ビーム
と、検出器の表面から上方に僅かな距離で隔設されてい
る光センサとから成っている近接検出器であってもよ
く、この近接検出器は、患者の一部又はテーブルの一部
が光ビームを遮って、光源からセンサへの光の経路を妨
げたときに、制御用計算機へ信号を送信する。この方法
を、一般に「自動検知」と呼ぶ。走査に先立ってオペレ
ータがいかなる測定も行わなくてよいからである。

【００２１】前述の学習モード走査は、煩雑で且つ時間
がかかる整備を要求する。更に、自動検知を用いれば整
備はより容易であるかもしれないが、この結果として得
られる動きを用いて次の位置へ患者を移動させたとき
に、画像の横方向のシフトを補償する前に衝突が検出さ
れる場合には特に言えることであるが、患者の中心がシ
フトする可能性が依然として存在している。ピッチ軸を
用いて、各々のビューにおける距離を減少させればより
容易であろうが、仮にピッチ軸がリング・ガントリ上で
調節されたとすると、患者の作像される部分は縦方向に
シフトするので、連続するビューにおけるデータ線が同
一のトランスアキシャル・スライスに対応しなくなる。

【００２２】従って、核エミッション断層写真撮影走査
に用いられる患者整列配置システムであって、整備が容
易であり、実質的に自動化されている患者整列配置シス
テムを提供することが望ましい。又、良好な分解能を有
している画像を再構成することを容易にしながら、患者
が走査中に横方向又は垂直方向に移動させられる必要が
必ずしもないような患者整列配置システムを提供するこ
とが望ましい。

【００２３】

【課題を解決するための手段】これらの目的及びその他
の目的は、ピッチ軸を調節して、あらゆるビューにおい
て患者に検出器を接近させるような断層写真撮影走査を
実行する方法によって達せられ得る。検出器のティルト
は、コリメータの面が回転軸に平行になるようにピッチ
軸を用いて調節される。患者の作像される部分の縦方向
の変位を補償するために、患者は、縦方向に移動させら
れる。縦軸に対しては、ロール軸の方向へのテーブルの
縦方向の移動量を測定するモータとエンコーダとが設け
られている。

【００２４】相異なる各軸の動きの作用は独立している
ので、患者のための整備は簡単である。具体的には、テ
ーブルの高さ方向の駆動及び横方向の駆動を用いて、関
心のある器官を中心に配置すると共に、ピッチを用い
て、患者に検出器を接近させる。各々のビューにおい
て、検出器は、ピッチ運動して、最良の分解能を提供す
るように患者に接近する。縦方向のシフトは、関心のあ
る器官が画像区域内に常に配置され得るように、テーブ
ルの縦方向の移動によって補償される。ピッチの方向
は、コリメータの孔の方向と一致しているので、走査中
に患者を横方向又は垂直方向に移動させる必要はない。
又、画像内にはシフトが存在しないので、再構成過程に
よって補償されるべきビュー領域の欠損が存在しない。

【００２５】

【実施例】本発明は、一側面では、各々のビューにおい
て患者に接近させて検出器を配置し得るように、オペレ
ータに非円軌道を画定することを可能にする断層写真撮
影走査を実行する方法である。その結果、患者と検出器
との間の距離が減少し、これにより、走査の空間分解能
が改善される。これに対して、円断層写真撮影走査の場
合には、テーブルは、固定された位置にピン固定されて
いると共に、検出器は、各々のビュー位置へ回転する際
に、その回転中心から一定の距離を維持している。検出
器の描く円弧は、患者及びテーブルを包囲していなけれ
ばならないので、走査の弧のいくつかの区画について
は、患者の身体は、カメラから数インチ離隔することが
ある。

【００２６】非円軌道を完成するために、本発明の一実
施例によれば、カメラと、テーブル／患者とは、互いに
対して移動させられる。具体的には、テーブルは、所定
の位置にピン固定されていると共に、整備中には所定の
横方向の位置及び垂直方向の位置に設定される。テーブ
ルは、走査段階中には、同一の横方向の位置及び垂直方
向の位置に維持される。

【００２７】患者／テーブルにカメラをより接近させる
ために、又は患者／テーブルからカメラをより遠去ける
ために、カメラは、ピッチ・イン又はピッチ・アウトさ
れる。カメラのヘッドは、ピッチの変化のすべてについ
てティルト角度を０°にしておくようにティルトされ
る。カメラがピッチ・インし、又、ピッチアウトするに
つれて、カメラの中心軸は、テーブルの縦軸に沿って移
動する。この移動を補償するために、テーブルは伸長さ
れるか又は短縮される。

【００２８】図１を参照すると、カメラのピッチと、こ
れに関連する縦方向の変位との概略説明図が示されてい
る。具体的には、ピッチ・インしているとき、及びピッ
チ・アウトしているときのカメラの位置が示されてい
る。変位Ｔ₁ 及び変位Ｔ₂ によって表されているよう
に、ピッチ・インした状態とピッチ・アウトした状態と
の間には、カメラのビューの縦方向の変位が存在してい
る。このような相異なるピッチについてカメラのビュー
内で生体の部分を中心合わせした状態に維持するために
は、身体の部分は、縦方向に移動させられなければなら
ない。

【００２９】本発明の方法は、各々のビューにおいて、
カメラ（即ち、検出器）が患者に接近して配置され得る
という重要な長所と、患者は走査中に縦方向にのみ移動
させられるのであって、横方向にも垂直方向にも移動さ
せられないという重要な長所とを提供している。加え
て、前述した可変的ピッチの方法を用いると、カメラの
ピッチ軸は、その他の軸よりも広いレンジを有している
ので、複雑な輪郭を画定することができる。更に、患者
がカメラのビュー領域内に位置するように、テーブルが
横方向に中心合わせされ、次いで垂直に配置された後に
は、整備中に所要の軌道を画定するためには、カメラを
移動させるだけでよい。

【００３０】以下に述べるのは、身体輪郭（body conto
ur）断層写真撮影走査のための整備を行うのに要求され
るオペレータの行動と、システムの応答とについての記
載である。この整備は、段階的撮影形式の身体輪郭走査
と、連続形式の身体輪郭走査との両者に関連している。
以下に記載する方法は、ＧＥメディカル・システムズ
（GE Medical Systems、所在地：3000 North Grandview
Blvd., Waukesha, WI 53188）から購入することのでき
るＧＥＭＳミレニアム・システム（GEMS Millennium Sy
stem）等の核作像システムを含めて、多くの作像システ
ムと関連させて実行されることができる。ＧＥＭＳミレ
ニアム・システムは、回転式リング・スタンド・ガント
リに装着されているシンチレーション検出器と、多数の
着脱自在なコリメータと、患者用テーブルと、制御用計
算機とを含んでおり、制御用計算機は、ガントリ及びテ
ーブルに接続されており、ガントリ及びテーブルの移動
を記録すると共に制御している。回転式リング・スタン
ドの検出器は、電力駆動と、検出器のピッチ、ティルト
及び回転（ロール）についての計算機制御とを受けてお
り、テーブルは、電力駆動と、縦軸についての計算機制
御とを受けている。加えて、患者の位置決めについて、
テーブルは、電力駆動と、テーブルの垂直方向の移動及
び横方向の移動についてのオペレータ制御とを受けてい
る。本システムは又、整備中に患者用テーブルとガント
リとを移動させる手元（hand-held）コントローラと、
この手元コントローラ上に＜ＳＥＴ＞と記されたキーと
を含んでいる。このキーは、整備作業が完了したことを
制御用計算機に指示するために、オペレータによって用
いられる。コリメータ、及びガントリのいくつかの部分
には、物体が所定の力でセンサの表面に接触した時点を
検出する衝突検出器が装着されている。選択的には、コ
リメータに、物体がコリメータの面に接近した時点を検
出する近接検出器が装着されていてもよい。

【００３１】本発明による患者の身体輪郭断層写真撮影
走査のための整備は、オペレータが、データが採取され
る収集弧と、採取されるビュー（ステップ）の数とを指
定することを要求する。オペレータは又、ガントリの開
始角度を指定する、又は手元コントローラを用いて開始
位置を設定することもできる。患者／テーブルの輪郭を
決定するために、システムは、４つの基準位置を用いて
いる。これらの基準位置は、ガントリのロール位置が−
９０°、０°、＋９０°及び＋１８０°になる位置であ
る。各々の基準位置について、システムは、 １．検出器をピッチ・アウトさせ、 ２．検出器のティルトをゼロへ移動させ、 ３．ガントリを−９０°、０°、＋９０°又は＋１８０
°へ回転させると共に、 ４．テーブルを横方向に中心合わせする。

【００３２】次いで、システムは、オペレータが患者／
テーブルの輪郭へ向けて検出器をピッチ・インすると共
に、手元コントローラ上のＳＥＴキーを押すことにより
その位置に印付け（マーク）するのを待機する。ＳＥＴ
キーが押されたら、システムは、すべての軸の位置を記
録する。システムは、４つのマークされた基準位置にお
ける各軸の位置を用いて、輪郭の上半分については楕円
を発生する。輪郭の下半分（テーブル）は、テーブルの
断面寸法に基づいた形状に適合される。

【００３３】輪郭は、より少ない又はより多い基準位置
を用いて決定されることもできるし、又はその他のガン
トリ角度として採択された基準位置を用いて決定される
こともできる。例えば、基準位置を、各々のビュー位置
として採択することもできる。これは即ち、学習モード
である。又、輪郭として、楕円以外の形状を用いること
により、任意の形状を採用することもできる。加えて、
輪郭の相異なる区画に対して相異なる形状を用いること
もできる。又、輪郭を決定する方法として、所定の基準
位置を要求することなく検出器の位置を輪郭に接近させ
るような自動検知機構を用いることもできる。

【００３４】患者／テーブルの輪郭を決定するために４
つの基準点を用いるときには、第１の基準位置は、−９
０°のガントリ・ロール角度に配置され、これにより、
オペレータは、手元コントローラを用いながら、テーブ
ルの垂直軸及び縦軸を駆動させて、検出器のビュー領域
内で患者を中心合わせすることができる。コリメータの
正面にマークしておくと、整列配置が容易になる。

【００３５】図１を参照すると、カメラがピッチを変化
させるにつれて、検出器は、検出器を縦軸に平行に維持
しておくためにティルトしなければならない。又、テー
ブルを縦方向に移動させることにより補償されるべき縦
軸に沿った見かけ上の動きも、存在している。第１の基
準位置がマークされたときに、検出器のピッチとテーブ
ルの縦方向の位置との間の関係が、システムによって確
定される。整備段階中には、検出器のピッチが変化して
も、システムはテーブルを縦方向に移動させないことを
銘記すべきである。このような移動は、走査段階中に要
求されるのみである。

【００３６】第２、第３及び第４の参照位置では、オペ
レータは、検出器をピッチ・インしてから、ＳＥＴキー
を押してその位置にマークするだけでよい。患者は、検
出器のビュー領域内で中心合わせされたままでなければ
ならない。その他のいかなる軸に沿っても動かす必要は
ないはずである。しかしながら、手元コントローラを用
いたテーブルの移動は妨げられない。これにより、オペ
レータは、緊急時に患者を引き出すこと、又は患者の中
心合わせの微調整を行うことが可能になる。これは、テ
ーブルの垂直方向の位置及び横方向の位置が、参照位置
のマークとマークとの間で変化し得ること、及びこれら
の移動は、輪郭が決定されるときに考慮に入れられなけ
ればならないことを意味している。

【００３７】輪郭の下半分は、テーブルの形状に適合さ
せてあり、テーブルの寸法、並びにテーブルの垂直方向
の位置及び横方向の位置は既知であるが、テーブル・ク
レードル（架台）の下側の正確な位置を決定することは
できない。テーブル・クレードルは、患者の体重のた
め、下方に変位する（撓む）。この撓みは、患者の体重
に伴って増加すると共に、テーブル・クレードルが縦方
向に伸長されるにつれて増加する。＋１８０°の参照位
置がマークされなければならないのは、テーブル・クレ
ードルの下方の位置を確定するためである。

【００３８】すべての参照位置がマークされた後に、シ
ステムが、開始角度へガントリを移動させる（オペレー
タによって予め指定されている場合）か、又はオペレー
タが、開始角度へガントリを移動させる。ガントリが開
始角度へ到達するか、又はオペレータが、ガントリが所
定の位置にあることを確認したときに、システムは、テ
ーブルの垂直軸及び横軸の現在の位置を読み取り、輪郭
決定に用いられるテーブルの基本位置として、これらの
値を記憶する。

【００３９】図２を参照すると、参照点のピッチ位置
は、これらがすべて、テーブルの同一の垂直方向の位置
及び横方向の位置に基づいているように調節されなけれ
ばならない。走査の開始時には、テーブルの垂直方向の
位置及び横方向の位置が再度決定されて、ピッチ位置が
再調節される。次いで、これらのテーブルの垂直方向の
位置及び横方向の位置は走査の間中、固定される。

【００４０】カメラは、そのゼロ・ピッチ位置の周りに
回転するものと仮定されている。この関係は典型的に
は、システムの設置後にピッチ軸が特定されるときに設
定される。対向する参照点におけるピッチ位置は、常に
同じとは限らないので、ゼロ・ピッチ位置は、必ずしも
軌道を描く楕円の中心である必要はない。楕円の中心
は、整備中にテーブル移動を調節した後に、対向する参
照位置の中点を用いて決定される。−９０°、０°、＋
９０°及び＋１８０°の各参照位置におけるピッチの設
定が、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ及びＤであると仮定すると、
カメラの回転中心に基づいた座標を用いて、（−Ａ＋
（Ａ＋Ｃ）／２，−Ｄ＋（Ｄ＋Ｂ）／２）に中心を有
し、長軸の長さが（Ａ＋Ｃ）であり、短軸の長さが（Ｂ
＋Ｄ）である楕円が構成され得る。

【００４１】この楕円上の一連の点についての座標は、
楕円方程式（楕円の中心に原点を有する座標）におい
て、０からその上限（半長径に沿って）にわたるｘの値
を用いて決定される。 ａ＝（Ａ＋Ｃ）／２ 半長径の長さ ｂ＝（Ｂ＋Ｄ）／２ 半短径の長さ ｙ＝±（ｂ² −（ｂ／ａ）² ｘ² ）^1/2 ｙについて、負の値は、楕円の下半分に位置している点
についてのものであるので、正の値のみが必要とされる
ことに留意されたい。又、対称性があるので、楕円の右
上の４分の１区画の各々の点（ｘ，ｙ）について、楕円
の左上の４分の１区画のもう１つの点（−ｘ，ｙ）が存
在していることに留意されたい。一実施例では、例え
ば、楕円の各々の４分の１区画は、１０個の点を用いて
近似され得る。

【００４２】図３を参照すると、輪郭の上半分につい
て、楕円上に位置している１組の点が決定されている。
これらの点の座標はすべて、楕円の中心を原点としてい
るので、検出器の回転中心を原点とした座標系に変換さ
れなければならない。輪郭の下半分は、既知のテーブル
・クレードルの寸法から導出されている１組の点であっ
て、テーブルの下側に基づいている１組の点として予め
画定されている。しかしながら、これらの点も又、検出
器の回転中心を原点とした座標に変換される必要がある
と共に、テーブルの横方向の位置と、テーブルの撓みと
を考慮に入れる必要がある。図３では、テーブル・クレ
ードルの輪郭は、単純な矩形として示されていることに
留意されたい。

【００４３】一旦、開始角度が既知になれば、収集弧
と、その収集弧について入力されるビューの総数とを用
いて、任意のビューについてのカメラの（ロール）角度
を決定することができる。カメラのピッチ位置は、任意
の所与のガントリ・ロール角度について決定される必要
がある。輪郭を画定している各点の座標は、カメラの回
転中心を原点として用いている座標に変換されなければ
ならない。任意の所与のカメラのロール角度について、
カメラの面の角度は既知であるので、その勾配を用い
て、輪郭を画定している各々の点を通過する一連の線を
画定することができる。

【００４４】図４を参照すると、輪郭点を通過している
線は、カメラの位置を表しており、線は、その点に接触
して位置しているが、輪郭を画定している他のすべての
点については関知していない。線と原点との間の垂直距
離は、その点についてのピッチ距離である。すべての輪
郭点についてピッチ距離を決定する必要があり、これら
のすべての距離のうちで最大のものが、カメラが輪郭に
合わせてピッチ・インされ得る最も近接した距離であ
る。図４は、角度ψまでロールされたカメラを示してお
り、それと共に、カメラの面に平行であって、２つの輪
郭点（他の点は、明瞭にするために図示していない。）
を通過している線を示している。この線図において、Ｒ
は、カメラの回転中心を表しており、Ｐ₁ Ｒ及びＰ₂ Ｒ
は、輪郭点のうちの２つの点についてのピッチ距離であ
る。これらの距離は、原点から、カメラの面に垂直な線
に沿って測定されている。これらの距離は、原点と輪郭
点との間の距離ではないので、ガントリ角度に依存しな
い。この例では、Ｐ₂ ＲはＰ ₁ Ｒよりも大きいので、Ｐ
₂ Ｒがピッチ位置として用いられることになる。

【００４５】図５は、原点とカメラの面との間の距離の
決定を説明している。カメラは、ロール位置ψまで既に
ロールされており、カメラの面ＡＢに対する法線ＲＰ
が、ｘ軸と角度θを成していると共に、点Ｐでカメラの
面と交わるようになっている。カメラの面は又、座標
（ｘ_j ，ｙ_j ）で点Ｅに接触している。原点とカメラの
面との間の距離ＲＰは、 ＲＰ＝ＲＫ＋ＫＰ ＲＰ＝ＲＫ＋ＤＣ すべてのθの値に対して、 ＲＰ＝ＤＲ×ｓｉｎθ＋ＤＥ×ｃｏｓθ ＲＰ＝ｙ_j ×ｓｉｎθ＋ｘ_j ×ｃｏｓθ である。

【００４６】従って、任意の所与のガントリのロールに
ついて、角度θを決定することができるので、次いで、
各々の輪郭点についてのピッチ距離を決定することがで
きる。ＲＰの算出値が、いずれかの輪郭点について負で
あれば、それは、カメラが回転中心を越えてそこに到達
するようにピッチ・インされる必要があることを意味し
ており、即ち、その点は、輪郭の他方の側に位置してい
ることを意味している。

【００４７】ガントリのロール角度（ψ）は、「度」の
単位で測定され、ガントリが１２時の位置にあるときに
ゼロ（及び３６０）とし、時計回りに増大する。上の式
において、θは、ラジアン単位であり、 θ＝（π／１８０）×（９０−ψ） を用いて算出されている。前述のように、カメラが異な
るピッチ位置へ移動させられるときに、テーブルは、患
者に関して同一の位置を維持するために、縦方向に移動
させられる必要がある。

【００４８】再び図１を参照すると、ピッチ位置は、コ
リメータの面と、ガントリ・アームのピボットを通る水
平線との間の垂直距離である。「カメラがピッチ・イン
されている」位置では、ピッチＰ₁ は、距離Ｈ₁ Ｔ₁ で
あり、「カメラがピッチ・アウトされている」位置で
は、ピッチＰ₂ は、距離Ｈ₂ Ｔ₂ である。ヘッドが、よ
り小さなピッチ位置Ｐ₁ からより大きなピッチ位置Ｐ₂
へ移動すると、テーブルは、ガントリ・リング内へ伸長
されなければならない、即ち、より小さな縦方向位置か
らより大きな縦方向位置へ移動させられなければならな
い。テーブルを伸長させる距離は、（Ｒ² −（Ｐ₁ ＋
Ｄ）² ）^1/2 −（Ｒ² −（Ｐ₂ ＋Ｄ）² ）^{1/ 2} であり、
ここで、Ｒは、ガントリ・アームの長さであり、Ｄは、
ヘッドがその周りでティルトする点と、コリメータの外
側表面との間の距離に等しい定数である。このテーブル
の伸長距離が負であれば、テーブルは、その量だけ引っ
込ませなければならない。例として、ＧＥＭＳミレニア
ム・システムでは、Ｄ＝１３０．２ｍｍであり、Ｒ＝７
８８．９２４ｍｍである。言うまでもなく、他のシステ
ムでは異なるガントリ・アームの長さＲ、及び異なる距
離Ｄを有していてもよい。

【００４９】以上に述べた非円断層写真撮影走査は、各
々のビューにおいて、カメラ（即ち、検出器）が、患者
に接近して配置され得るという重要な長所と、患者は走
査中に、縦方向にのみ移動させられるのであって、横方
向にも垂直方向にも移動させられないという重要な長所
とを提供している。又、患者は、カメラのビュー領域内
で横方向にも垂直方向にも常に中心合わせされているの
で、同時（又は連続）形式の走査を実行することができ
る。加えて、カメラのピッチ軸は、その他の軸よりも広
いレンジを有しているので、複雑な輪郭を画定すること
ができる。更に、患者がカメラのビュー領域内に位置す
るように、テーブルが横方向に中心合わせされ、次いで
垂直に配置された後には、整備中に所要の軌道を画定す
るためには、カメラを移動させるだけでよい。本発明の
様々な実施例についての以上の記載から、本発明の目的
が達せられたことは明らかである。詳細にわたって本発
明を記載すると共に図示説明したが、これは、説明及び
実例としてのみを意図したものであって、限定するもの
と解釈してはならないことを明瞭に理解すべきである。
従って、本発明の要旨及び範囲は、特許請求の範囲によ
ってのみ限定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】カメラのピッチに関連する縦方向の変位の説明
図である。

【図２】生体輪郭への適合に用いられる基準位置の説明
図である。

【図３】楕円上にあって、収集中に本システムによって
決定される一連の点の説明図である。

【図４】カメラのピッチ位置を決定する方法を説明する
線図である。

【図５】原点とカメラの表面との間の距離を決定する方
法を説明する線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・トンプソン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ペウ ォーキー、サークル・リッジ・ロード、エ ヌ34・ダブリュ23137（番地なし)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 患者の関心のある器官を作像するエミッ
   ション断層写真撮影走査システムであって、該システム
   は、検出器を当該ガントリに固定させているガントリ
   と、移動可能な患者用テーブルと、前記ガントリと前記
   テーブルとに接続されており、前記検出器及び前記テー
   ブルの位置を検出すると共に制御する計算機とを含んで
   おり、前記検出器は、コリメータを含んでおり、前記計
   算機は、 前記検出器が、予め画定された非円軌道経路を実質的に
   辿るように検出器のピッチを制御し、 前記コリメータの面が、検出器の回転軸と実質的に平行
   になるように検出器のティルトを制御し、 前記関心のある器官が、実質的に同一の横方向スライス
   として作像されるように、テーブルの縦方向の移動を制
   御すると共に、 前記非円軌道経路上で複数のビューにおいてデータを収
   集することにより、走査を実行するようにプログラムさ
   れているエミッション断層写真撮影走査システム。
2. 【請求項２】 前記計算機は、前記患者を包囲している
   楕円と、前記患者用テーブルの下側を包囲している多角
   形との輪郭に接する接線上に前記検出器を配置するよう
   にプログラムされている請求項１に記載のエミッション
   断層写真撮影走査システム。
3. 【請求項３】 前記計算機は、前記軌道経路上の測定さ
   れた点の間を補間することにより形成される輪郭に接す
   る接線上に前記検出器を配置するようにプログラムされ
   ている請求項１に記載のエミッション断層写真撮影走査
   システム。
4. 【請求項４】 前記非円軌道経路上で複数のビューにお
   いてデータを収集するために、前記計算機は、 前記患者の輪郭から前記検出器をピッチ・アウトし、 前記検出器を次のビュー角度へ回転させ、 前記テーブルを縦方向に移動させ、 前記軌道経路に向けて前記検出器をピッチ・インし、 前記ティルトを前記回転軸に平行に維持すると共に、 前記ビューを収集するようにプログラムされている請求
   項１に記載のエミッション断層写真撮影走査システム。
5. 【請求項５】 前記計算機は、選択されたモードにおい
   て、前記ピッチ移動、前記ティルト移動及び前記縦方向
   の移動を制御するようにプログラムされており、前記選
   択されたモードは、同時的な移動と、逐次的な移動とを
   含んでいる一群のモードから選択されている請求項１に
   記載のエミッション断層写真撮影走査システム。
6. 【請求項６】 前記計算機は、選択されたモードにおい
   て、前記ピッチ移動、前記ティルト移動及び前記縦方向
   の移動を制御するようにプログラムされており、前記選
   択されたモードは、データ収集と同時的なガントリ回転
   と、データ収集を後続に控えた逐次的なガントリ回転と
   を含んでいる一群のモードから選択されている請求項１
   に記載のエミッション断層写真撮影走査システム。