JPH10282238A - ポジトロンｅｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検体の厚さが方向によって不均一な場合に
吸収補正の精度を向上させる。 【解決手段】 被検体３０を配置したときと取り除いた
ときにライン線源１８を回転させてメモリ２１、２２に
トランスミッションデータをそれぞれ収集する場合に、
いずれの場合でも、被検体３０の方向ごとに異なる放射
線減衰量に対応して定めた同じ速度変化パターンで回転
させる。

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。そのため、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。

【０００５】そこで、被検体における吸収分布を求め
て、これによりエミッションデータにおける吸収の影響
を補正しようという考えが登場する。この吸収分布はい
わゆるトランスミッションデータを収集することにより
求められる。ここでトランスミッションデータ（透過デ
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（放射データ）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。

【０００６】具体的には、検出器のリング型配列の内部
に放射性薬剤の投与されていない被検体を配置するとと
もにポジトロン放出性のライン線源を配置し、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内から取り出した上で、
ライン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
データの関係から、吸収の影響がわかる。そこで、今度
は被検体に放射性薬剤を投与して検出器のリング型配列
内に配置してエミッションデータを収集する（このとき
被検体外部の線源は取り除かれている）。このエミッシ
ョンデータを上記の関係に応じて補正すれば、吸収の影
響を除くことができる。

【０００７】さらに、これの改良型として、マスクデー
タ収集手法によるエミッションデータ・トランスミッシ
ョンデータ同時収集方式によるエミッションＥＣＴ装置
も考えられている（特開平４−１６８３９２号公報）。
これは、被検体についてトランスミッションデータとエ
ミッションデータを収集しなければならないが、従来で
は、被検体に放射性薬剤を投与した状態と投与していな
い状態とで別々に収集する必要があったため、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
かるという問題を考慮し、被検体に放射性薬剤を投与し
た状態で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るものである。

【０００８】このマスクデータ収集手法によるエミッシ
ョンデータ・トランスミッションデータ同時収集方式
は、被検体の周囲に回転させる外部線源の位置が容易に
検出でき、その位置が分かれば、それからの放射線によ
るデータがアドレス上でどの領域に現れるかも分かるこ
とに着目したものである。その領域をマスクしてその領
域ではデータ収集しないことにより、被検体に放射性薬
剤を投与した状態で外部線源を回転させるようにして
も、エミッションデータが得られ、また、これと同時
に、一切マスクせずにデータ収集し、このデータから上
記のエミッションデータを引くことによりトランスミッ
ションデータを得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、いずれにしても、被検体の厚さが均一でないことに
起因して精度の高いトランスミッションデータを得るこ
とができず、そのため、正確な吸収補正を行うことがで
きないという問題がある。

【００１０】すなわち、たとえば被検体を人間の胴体と
する場合、断面形状は横長であるから、前後方向での厚
さは薄く、これに対して左右方向の厚さは厚いので、ラ
イン線源から放射されて胴体を透過する放射線は、前後
方向では通過距離が短くてあまり吸収されないが、左右
方向では通過距離が長くて大きく吸収されてしまう。そ
のため、方向によって放射線カウントが少なくなり、統
計誤差が大きく増える。

【００１１】この発明は、上記に鑑み、被検体の厚さが
方向によって不均一となっているような場合でも、放射
線カウントを揃え、これによって統計精度を高めたトラ
ンスミッションデータを得て、吸収補正の精度を向上さ
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。

【００１２】

【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、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、該２つの検出手段の対を、対応するアド
レス信号に変換するアドレス変換手段と、該アドレス信
号が生じたときそのアドレス信号で指定されるアドレス
においてカウントすることによりデータ収集する手段
と、上記リング型配列内において該リング型配列に沿っ
て回転移動可能に配置されるポジトロン放出性放射線発
生手段と、該ポジトロン放出性放射線発生手段を所定の
速度変化パターンで回転速度を変化させながら回転させ
る回転手段と、被検体が上記リング型配列内に配置され
ていないときに上記回転手段によって所定の速度変化パ
ターンで回転速度を変化させながら上記ポジトロン放出
性放射線発生手段を回転させて収集したトランスミッシ
ョンデータを保持する第１のデータ保持手段と、被検体
が上記リング型配列内に配置されているときに上記回転
手段によって上記と同じ速度変化パターンで回転速度を
変化させながら上記ポジトロン放出性放射線発生手段を
回転させて収集した、実質的に被検体がポジトロン放出
性物質を含まない状態でのトランスミッションデータを
保持する第２のデータ保持手段と、ポジトロン放出性物
質を含む被検体が上記リング型配列内に配置されている
ときに収集した、実質的に上記のポジトロン放出性物質
が配置されていない状態でのエミッションデータを保持
する第３のデータ保持手段と、上記第１、第２のデータ
保持手段に保持されたトランスミッションデータの間の
関係に基づいて、第３のデータ保持手段に保持されたエ
ミッションデータの吸収補正を行う吸収補正手段とが備
えられることが特徴となっている。

【００１３】トランスミッションデータ収集のため被検
体の外部に配置されるポジトロン放出性放射線発生手段
は、回転手段によって、所定の速度変化パターンで回転
速度を変化させながら回転させられる。そのため、被検
体の厚さが厚い方向では回転速度を遅くして放射線照射
時間（測定時間）を増やし、検出手段に入射する放射線
数を増大させて、放射線カウントを増やし、被写体の厚
さが薄い方向での放射線カウントと揃えることができ
る。そのため、統計的精度が方向によらず均一になった
トランスミッションデータを収集することができる。な
お、方向によって測定時間が異なることになるが、被検
体が配置されているときと配置されていないときで、ポ
ジトロン放出性放射線発生手段の回転速度の変化パター
ンは同じにされるので、被検体が配置されているときの
トランスミッションデータと配置されていないときのト
ランスミッションデータとの関係では、その方向による
測定時間の相違は相殺されてしまう。

【００１４】被検体が配置されているときのトランスミ
ッションデータとエミッションデータは、基本的には、
前者のトランスミッションデータは被検体内にポジトロ
ン放出性物質を含んでいない状態で収集し、後者のエミ
ッションデータは被検体内にポジトロン放出性物質を含
ませた状態で収集するのであるが、マスクデータ収集手
法によれば、ポジトロン放出性物質を含ませた状態の被
検体を配置してエミッションデータとトランスミッショ
ンデータとを同時に収集することができる。すなわち、
マスクデータ収集手法によると、被検体にポジトロン放
出性物質を含ませた状態で、ポジトロン放出性放射線発
生手段を回転させて収集したデータにマスクをかけるこ
とにより、実質的にそのポジトロン放出性物質が配置さ
れていない状態でのエミッションデータを得ることがで
き、このエミッションデータを一切マスクせずに収集し
たデータから引くことにより実質的に被検体がポジトロ
ン放出性物質を含まない状態でのトランスミッションデ
ータを得ることができる。

【００１５】

【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
がなされる。

【００１６】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。

【００１７】一方、ライン線源１８が、回転装置１９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。このライン線源１８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１
０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１８はポジ
トロン放出性の核種により形成されている。回転装置１
９は、回転速度をたとえば図３に示すような一定のパタ
ーンにしたがって変化させるものである。実際には、ス
テップ的な回転であるため、小さな角度ごとの停止時間
が変化させられることになる。

【００１８】まず、被検体３０を配置しない状態で、ラ
イン線源１８を図３のような速度変化パターンで回転さ
せる。このときアドレス変換器１３からの出力をメモリ
２１に送ってデータ収集する。すなわち、アドレス変換
器１３からの出力で指定されるアドレスにおいて、同時
計数をカウントする。これにより、被検体３０がない場
合のトランスミッションデータがメモリ２１において収
集できる。

【００１９】つぎに、被検体３０を配置した状態で、同
じ速度変化パターンでライン線源１８を回転させ、アド
レス変換器１３からの出力をメモリ２２に送ってデータ
収集する。このとき、被検体３０には放射性薬剤は投与
していない状態とする。メモリ２２には、放射性薬剤が
投与されていない状態の被検体３０が存在するときのト
ランスミッションデータが収集されることになる。

【００２０】さらにその後、上記と同じ被検体３０の配
置関係において、被検体３０に放射性薬剤を投与した状
態で、今度はライン線源１８は取り除いて、アドレス変
換器１３からの出力をメモリ２３に送ってデータ収集す
る。こうして、メモリ２３において、放射性薬剤が投与
された状態での被検体３０のエミッションデータを収集
することができる。

【００２１】吸収算出回路２４は、メモリ２１から読み
出した被検体３０の非存在時のトランスミッションデー
タと、メモリ２２から読み出した被検体３０（放射性薬
剤未投与）の存在時のトランスミッションデータとの比
を、アドレスごとに求める。メモリ２１から読み出した
データは、被検体３０による吸収をまったく受けていな
いものであるから、メモリ２２からのデータとの比は、
被検体３０における吸収の割合を表わすことになる。こ
の吸収の割合がアドレス（ｄ、θ）ごとに得られる。

【００２２】そこで、この吸収の割合を用いて、吸収補
正回路２５において、メモリ２３から読み出したエミッ
ションデータの吸収補正を各アドレスごとに行うことが
できる。吸収補正されたエミッションデータは、画像再
構成装置２６に送られて画像再構成処理され、再構成画
像がディスプレイ装置２７で表示される。

【００２３】今、図１の位置Ａがライン線源１８の回転
角度０°であるとすると、被検体（人体）３０の正面に
位置していることになるため、ライン線源１８から放射
された放射線は主に正面から背面方向に透過することに
なる。そのため、この位置Ａでのプロフィールデータ
（カウントの分布）は図２の（ａ）で示すようなものと
なる。このとき、被検体３０を通過する距離が比較的短
いため、減衰量は小さい。

【００２４】ライン線源１８が回転角度９０°の位置Ｂ
にある場合は、被検体３０の側面方向に放射線が透過す
るので、通過距離が長く、そのため、プロフィールデー
タを図２の（ｂ）で示すように、減衰量が大きなものと
なる。

【００２５】この減衰量を簡単に試算してみる。吸収を
一定とし、吸収係数を０．１［１／ｃｍ］、０°の通過
距離を２０ｃｍ、９０°の通過距離を４０ｃｍとする
と、０°ではｅ（自然対数）の（−０．１×２０）の累
乗で０．１４４となり（１の放射線が通過して０．１４
４となって出てくる）、９０°ではｅの（−０．１×４
０）の累乗で０．０２１となり、相当大きな差があるこ
とがわかる。もちろん、人体の吸収は一様ではなく、吸
収係数も０．１ではなく、さらに肺などの臓器も存在し
ているため、この試算は大まかなものにすぎないが、実
際の減衰量は数倍〜１０倍ほど方向によって異なってい
る。

【００２６】そこで、図３に示すように、減衰の大きな
位置つまり９０°、２７０°付近（側面付近）ではライ
ン線源１８の回転速度を遅くして放射線の照射時間を増
やしてカウントを多くし、他方、減衰の小さな正面・背
面方向の０°、１８０°付近では回転速度を速くして放
射線の照射時間を短くしてカウントを少なくする。これ
により、どの方向でも同じ程度のカウントとなるので、
統計的な精度が方向によって異なるということがなくな
る。

【００２７】被検体３０がない場合でも、同じ図３のよ
うな速度変化パターンでライン線源１８が回転させられ
るため、吸収算出回路２４において、被検体３０がある
場合とない場合とのカウントの比をとることによって、
照射時間を異ならせたことは相殺される。

【００２８】なお、ここでは、被検体３０に放射性薬剤
を投与しない状態でライン線源１８を回転させてトラン
スミッションデータを収集し、同じ位置関係で被検体３
０に放射性薬剤を投与した状態でライン線源１８を取り
除いてエミッションデータを収集しているが、マスクデ
ータ収集手法を用いることによって、被検体３０に放射
性薬剤を投与した状態でライン線源１８を回転させてト
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
に収集することもできる。

【００２９】また、速度変化パターンは図３に限らず、
方向によって減衰量が異なることに応じて適切に定めれ
ばよい。その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、
具体的な構成などは種々に変更できることはもちろんで
ある。

【００３０】

【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、被検体の厚さが方向によって
異なることに起因してトランスミッションデータの統計
誤差が方向によって相違することをなくすことができ、
そのようなトランスミッションデータを用いて吸収補正
を行うことにより、より精度の高い吸収補正を行うこと
が可能となり、優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】ライン線源の位置ごとのプロフィールデータを
示すグラフ。

【図３】速度変化パターンの一例を示すグラフ。

【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 アドレス変換器 １８ ライン線源 １９ 回転装置 ２１、２２、２３ メモリ ２４ 吸収算出回路 ２５ 吸収補正回路 ２６ 画像再構成装置 ２７ ディスプレイ装置 ３０ 被検体

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、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、該２つの検出手段の対
   を、対応するアドレス信号に変換するアドレス変換手段
   と、該アドレス信号が生じたときそのアドレス信号で指
   定されるアドレスにおいてカウントすることによりデー
   タ収集する手段と、上記リング型配列内において該リン
   グ型配列に沿って回転移動可能に配置されるポジトロン
   放出性放射線発生手段と、該ポジトロン放出性放射線発
   生手段を所定の速度変化パターンで回転速度を変化させ
   ながら回転させる回転手段と、被検体が上記リング型配
   列内に配置されていないときに上記回転手段によって所
   定の速度変化パターンで回転速度を変化させながら上記
   ポジトロン放出性放射線発生手段を回転させて収集した
   トランスミッションデータを保持する第１のデータ保持
   手段と、被検体が上記リング型配列内に配置されている
   ときに上記回転手段によって上記と同じ速度変化パター
   ンで回転速度を変化させながら上記ポジトロン放出性放
   射線発生手段を回転させて収集した、実質的に被検体が
   ポジトロン放出性物質を含まない状態でのトランスミッ
   ションデータを保持する第２のデータ保持手段と、ポジ
   トロン放出性物質を含む被検体が上記リング型配列内に
   配置されているときに収集した、実質的に上記のポジト
   ロン放出性物質が配置されていない状態でのエミッショ
   ンデータを保持する第３のデータ保持手段と、上記第
   １、第２のデータ保持手段に保持されたトランスミッシ
   ョンデータの間の関係に基づいて、第３のデータ保持手
   段に保持されたエミッションデータの吸収補正を行う吸
   収補正手段とを備えることを特徴とするポジトロンＥＣ
   Ｔ装置。