JPS5946571A - ポジトロンｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポジトロンＣＴ装置、特に吸収補正用データの
ノイズ成分を減少するに好適な計測手段を具えたポジト
ロンＣＴ装置に関する。

ポジトロンＣＴ装置によって被検体内部のアイソトープ
分布の断面像を得るためには、被検体内部での対向ガン
マ線の吸収を補正する必要がある。

このための方法の１つとして、ポジトロン放出核種から
なるガンマ線源を吸収補正用線源としてポジトロンＣＴ
装置にとシつけ、これを、目的とする断層面内で被検体
のまわシに回転運動させながら被検体に対する対向ガン
マ線の透過率を測定し、得られたデータ（以後、吸収補
正用データと呼ぶ）を用いて吸収の補正を行なう方法が
ある。（例えばＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　
ｏｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　５ｃｉｅｎｃｅ。

ＭＳ−２７巻１１２８−１１３６ページに記載されてい
る）。

この方法は、被検体によるガンマ線の吸収が大きいため
に、通常使用される吸収補正用線源強度では、計測され
る同時計数率が望ましいレベルに比較して低くなる。そ
のため、データの統計的雑音を押えるために測定に長時
間を要すること、あるいは大きな統計的雑音を含むデー
タを後の処理に用いること、のいずれかが避けられない
。

以下でその理由を説明する。周知のように、計測される
同時計数には、真の同時計数（信号としての同時計数）
のほかに、偶然の同時計数、散乱線による同時計数、等
によるノイズ成分が混入することが避けられない。真の
同時計数率は回路の死時間を無視できる条件下では吸収
補正用線源の強度に比例して増加する。しかしながら、
偶然の同時計数率は線源強度の２乗に比例して増加する
から、線源の放射能強度の増加とともに計測データの信
号と雑音の量の比は悪化する。遅延同時計数法を用いて
偶然の同時計数を計測し、差し引くことによシ、計測デ
ータから雑音による偏差を除くことができるが、この補
正を行なうと統計的な雑音は逆に増加する。以上のよう
な理由によシ、吸収補正用線源強度をあまシ強くするこ
とは不適当であシ、短時間で統計的雑音の小さな透過デ
ータをとることは困難である。

偶然の同時計数率を減少するための方法として第１図に
示すように吸収補正用線源５の両側にじゃへい体７を配
置する方歩が考えられる。

第１図は線源が線源軌道１の上を回転して、ちょうど検
出器２と検出器３を結ぶ直線４の上の位置５にあるとき
の状態を示したものである。この方法においては、視野
内を横切る同時計数はしやへいしないから、検出器２と
検出器３で同時計数が観測されると同時に別の検出器６
にも偶然にガンマ線が検出されると、検出器２と検出器
６の対に偶然の同時計数が計測されることは避けられな
い。このように、この方法による雑音の減少には限界が
ある。

かかる点に鑑み本発明は、吸収補正用線源の放射能強度
が強い場合にも、偶然の同時計数による雑音を低レベル
に保つポジトロンＣＴ装置を提供することを目的とする
。

従来技術において、雑音が計測データに取シ込まれる理
由の一因には、従来のデータ収集回路の次のような動作
があった。１つの検出器対（同時計数回路を介して結合
されている２個の検出器）に着目すると、吸収補正用線
源が線源軌道上のいずれの位置にある場合にも、同時計
数回路およびデータ収集回路が無条件に動作しておシ、
検出されたすべての同時計数を取シ込んでいる。しかし
、検出器対で真の同時計数が検出されるのは、線源がこ
の検出器対で見込む同時計数領・或内に存在する時間の
みであり、その他の時間には、偶然の同時計数等の雑音
のみを検出していることになる。

したがって、本発明では、線源と検出器対との相対的回
転角を知ることによシ、線源が着目する検出器対に対す
る計測領域にあるかないかを判定し、線源が着目する計
測領域にない場合には、同時計数の計測を行なわないよ
うにするか、あるいは同時計数データをメモリーに取シ
込まないようにする手段のいずれかを用いることにょシ
、偶然の同時計数および散乱線による同時計数を低レベ
ルに押えることを特徴とする。

第２図は検出器対と線源との相対位置を示す原理図で、
検出器２および検出器３で指定される同時計数ライン４
上の位置５に線源がある瞬間を示している。線源軌道の
半径Ｒ１同時計数ライン４の座標原点Ｏからの距離の座
標ｔ１その同時計数ライン４と直交する直線８が静止系
における基線９となす角θ、線源がその基線９となす角
αとすると、これらの間には、検出器の幅と線源の拡が
りを無視すれば、式（１）の関係が成立する。

Ｂｃｏｓψ＝ｔ　　　　　　　・・・・・・・・・式（
１）ただし、 ψ＝α−θ　　　　・・・・・・・・・式（２）瑚ある
。したがって、同時計数を検出するごとに、観測値から
求められるα、メモリーから読み出されるθ、および定
数Ｒから算出される値Ｂｃｏｓψの値が、メモリーから
読み出されたｔの値に近似的に等しい場合にのみ、同時
計数データを計測データとしてメモリーに取シ込めばよ
い。

以下、本発明の一実施例を具体的に説明する。

第３図は本発明によるポジトロンＣＴ装置の内、特に検
出器不均等配列、連続回転走査を採用した装置の具体的
構成の一例を示している（　Ｎｏｈａｒａ。

他：　ＩＥＥＥ、　ｖｏｔ、　Ｎ８−２７　、　Ａ３　
、　ｐＨ２８／１１３６．１９８０）。

以下、本発明に関連する部分を説明する。コリメータは
ふたつのリング状部材１２４，１２５から構成されてい
る。コリメータの一方の部材１２５は検出器１２１及び
１２２と同様に検出器支持体１１１に固定されている。

コリメータ部材１２５にはガンマ線通路１２０に直交し
て形成された空隙１３１を有している。この空隙は吸収
補正用線源１０を格納するためのスペースである。すな
わち、リング状の線源支持器１３２がこのスペースにス
ライド可能に装置され、線源１０がこの線源支持器の端
部に固定されていて、線源支持器を移動させることによ
って線源１０がガン→線通路１１２０に位置し、またこ
の通路から待避させられ名ようにしている。第３図では
、線源１０は前述した吸収補正用データの計測をすると
きにとるべき位置にある。円筒型の線源支持器１３２は
線源を直接支持する部分はガンマ線の透過をさまたげな
いように１閤厚のアルミニウムからなっている。

線源支持器の他の端部には、８ビツトのゼブラスケール
１５１を備えている。（場合によってはアンクルエンコ
ーダでもよい）ゼブラスケールは光を反射する部分と吸
収する部分とが規則性をもって加工されている円筒から
成っている。一方、検出器支持体には８ビツトのゼブラ
スケールセンサー５３を備えている。ゼブラスケールセ
ンサーは光源および受光素子から成っておシ、ゼブラス
ケールからの反射光による規則的な明暗をディジタル信
号に変換する。ゼブラスケールセンサー５３は線源１０
が吸収補正用データを計測するときにとるべき位置にあ
るとき、ゼブラスケール１５１の正面に位置するように
取シ付けられている。検出器支持体の回転軸の端部には
アングルエンコーダ５６を備えている。線源の幅は、線
源軌道１０円周の長さの１２８分の１である７、　６　
ｍｍに選んである。線源は検出器支持体の回転速度の１
２８分の７の速度で回転するようにしである。回転速度
をこの比に設定するための機構は特願昭５４−３６８５
９に詳述されている。検出器群が１２８回転すると線源
は７回回転し、吸収補正用データの計測が終了する。検
出器群の回転速度はおよび毎秒１回転であシ、計測には
および１２８秒を要する。

第４図は吸収補正用データの計測時の信号の流れの概略
を示したブロック図である。その動作を述べる。検出器
群５１における同時計数が同時計数回路５２で検出され
ると、同時計数を検出した検出器対のアドレス信号が回
転フォトカプラ５４を通じて静止側にあるデータ収集回
路５５へ伝送される。回転フォトカプラの構成および動
作は、たとえば特願昭５３−１６１１６５に述べられて
いる。

計測された同時計数が即発同時計数か遅延同時計数かを
判別するフラッグビット等の情報も同時に伝送される。

ゼブラスケールセンサー５３は検出器支持体上の基準位
置から見た線源の相対的回転角βを同時計数の有無にか
かわらず常時モニターしておシ、この角度は８ビツトの
信号として、回転フォトカプラ５４を通して常時データ
収集回転５５へ送られている。アングルエンコーダ５６
は叶止系における基線９に対する検出器支持体上の基準
位置の回転角γを常時モニターしておシ、８ビツトの信
号としてデータ収集回路５５に入力している。同時計数
が起こシ、この情報がデータ収集回路５５に入力すると
、データ収集回路５５は、検出器対に対して前述のｔと
、検出器支持体上の基準位置に対する当該検出器対の相
対角度δの値をメモリー５７から読み出す。次に、 ψ＝β−δ　　　　　　・・・・・・・・・式（３）（
９） の減算によってψを求め、メモリーからじψの値を読み
出し、 ５＝Ｂｃｏｓψ　　　　　　・・・・・・・・・式（４
）の乗算によってＳを求める。一方、 θにγ＋δ　　　　　　・・・・・・・・・式（５）の
加算によって前述のθの値を求める。Ｓとｔの差の絶対
値と定数Ｃとの大小関係を判別し、上記の絶対値がＣ以
下である場合にのみ、メモリー上にあシ上記の（１，θ
）の組合せで指定される領域へ１カウントを加算するか
または減算する。即発同時計数に対しては加算を、遅延
同時計数に対しては減算を行ない、これによって偶然の
同時計数による偏差の補正を行なう。なお、式（３）が
式（２）と等価であることは、式（５）と次式 α＝β−ト　γ　　　　　　　　　　　　・・・・・・
・・・式（６）とよシ明らかである。

次に定数Ｃについて説明をする。もし、任意の線源位置
に対して任意の検出器対による真の同時計数効率が低下
すると、線源強度が同時計数対にかかわらず一定とはな
らなくなり、線源強度を何（１０） らかの手段によシ補正しないと正確な吸収補正が行なわ
れないばかシか、感度補正も不正確になシアーチファク
トを生ずる場合がある。そのため定数Ｃはゼロではなく
、検出器の幅と線源の幅とを考慮して、真の同時計数率
を減少しない値に設定することが必要である。そのため
には、α、β等の角度は線源の中心に対して定義するこ
ととし、Ｃの値には検出器の幅の２分の１と線源の幅の
２分の１の和をとっておけば十分である。実施例では、
ｔは２閣のピン幅で１２８チヤネルにディジタル化して
視野径２５６聴としておシ、検出器の幅は１２ｙ＋ｏ＋
＋、線源の幅は７．６閣であることから、Ｃは１０ｍｍ
（５ピン幅）とされている。すなわち、任意のθに対し
て各々１１個のｔの値に対してのみ同時計数データをと
シ込む。その結果は、各検出器対からの同時計数がメモ
リーに取シ込まれるのは全計数時間の１２８分の１１と
なシ、計測される偶然の同時計数は大幅に減少する。

−６〜、以上、実施例の透過データ計測時の動作を説明
したが、この機構は被検体を視野内に置かないで（１１
） 計測する感度補正データ計測時にも当然適用される。

゛本発明の他の実施例では、ｔの値に応じて検出器の位
置分解能（等測的な検出器の幅）がかなシ変化する場合
には、Ｃの値を定数でなく、ｔの関数として与えること
も容易である。

本発明の他の実施例では、静止系上の基線に対する線源
の回転角を静止系上で読み取ることも可能である。

本発明の他の実施例を第５図に示す。ゼブラスケールセ
ンサー５３の出力βは検出器支持体上に設けられた同時
計数選別回路６１に常時入力される。同時計数選別回路
６１は、同時計数が検出されるたびごとに、検出器支持
体上に設けられたメモリー６２からδを読み出し、ψを
計算し、さらにメモリー６２からωＳψを読み出し、Ｓ
を算出し、ｔを読み出し、ｔとＳの差の絶対値がＣ以下
の場合にのみ、ｔおよびδの情報を回転フォトカプラ５
４を通じて静止側のデータ収集回路５５へ伝送する。デ
ータ収集回路はアングルエンコーダの出（１２） 力ｒと回転フォトカプラから伝送されたδとからθを算
出し、メモリー５７上にあ！り（１，θ）の組合せで指
定される領戟へ１カウントの加算または減算を行なう。

以上の回路構成にすることにより、回転フォトカプラを
通過する偶然の同時計数率を顕著に減少でき、システム
全体の高計数率時の数え落とし誤差特性を向上すること
ができる。

以上の説明はすべて線源の個数を１個として行なったが
、複数個の線源の使用に対してはＳの値を線源の個数だ
け計算し、ｔとＳの差の絶対値もその個数だけ計算し、
それらの絶対値の少なくとも１つがＣの値以下である場
合にデータを取シ込めばよい。

以上の説明は、検出器群と線源がともに連続的に回転す
るポジトロンＣＴ装置に関して行なったが、どちらの走
査も回転運動に限る必要性はまったくなく、線源が走査
される方式に対してはすべて適用できる。すなわち、走
査方式が異なっても式（１）〜式（２）は常に成立し、
式（２）におけるαとθの値を得ることによって、本発
明が適用できるのは（１３） 勿論である。例えば、ゆすシ走査（Ｗｏｂｂｌｉｎｇ）
を用いた装置、直線回転複合走査（Ｃ，Ｗ。

Ｗｉｌｌｉａｍｓ、　ｅｔａｌ　；　ＩＥＢＥ＋　ＶＯ
Ｌ　ＮＳ−２８、Ａ２、ｐ１７３６／１７４０　１９８
１）、グイコトミツク走査を用いた装置（７，、Ｈｃｈ
ｏ　、　ｅｔａｌ　；　ＩＥＥＥ＋ｖｏｌ　ＮＳ　２８
＝　Ａ　Ｉ　−ｐ９４／９８．１９８１　）　、無走査
を用いた装置（Ｓ　、　Ｅ　、　Ｄｅｒｅｎｚｏ　、　
ｅｔａｌ　；ＩＥＢＥ、　ｖｏｌ　　ＮＳ　　２８．　
Ａ１．−１）８１／８９．１９８１）のいずれにも適用
できる。

また、単層のポジトロンＣＴ装置のみでなく、同時に多
層のデータを採取するポジトロンＣＴ装置にもそのまま
適用できることは明らかである。

（また、上に詳細に示した実施例では、線源を内蔵する
方法であったが、吸収補正用データおよび感度補正用デ
ータを計測する場合にのみ線源を外部から取シ付ける方
式に対しても適用できることは明らかである。

以上説明したように、本発明によれば、吸収補正用デー
タのノイズ成分を顕著に減少することができるので、吸
収補正用線源強度を従来の数倍に（１４） 増加することによシ、短時間で統計的雑音の少ない吸収
補正用データを採取できるので、最終的に得られる断層
像の統計ノイズは減少し、画質は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はポジトロンＣＴ装置同時計数率を説明する図、
第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は本発明のポジ
トロンＣＴ装置の一実施例の断面図、第４図は本発明の
一実施例のブロック図、第５図は本発明の他の実施例の
ブロック図である。 １０・・・吸収補正用線源、１５１・・・ゼブラスケー
ル、５３・・・ゼブラスケールセンサー、５５・・・デ
ータ収集回路、５７・・・メモリー（静止系）、６１・
・・同時計数選別回路、６２・・・メモリー（回転系）
。 特許出願人 （１５） 弔／口 ％Ｓ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸収補正用ガンマ線源を機械的に走査することによ
   シ吸収補正用データを採取するポジトロンＣＴ装置にお
   いて、上記線源の回転角を計測する手段と、上記回転角
   に応じて、特定の検出器対からの同時計数のみを選別し
   て記憶する手段とを設けたことを特徴とするポジトロン
   ＣＴ装置。