JPS6113170A - シンチレーシヨンカメラの誤差修正方法 - 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、一般にシンチレーションまたはガンマ線カメ
ラに関し、特に、時にはＥＣＴまたはＥＣＡＴまたは５
ＰＥＣＴと称される放射計算軸方向断層撮影法（ｅｍｉ
ｓＩｌｉｏｎ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ　ａｘｉａｌ　ｔｏｍ
ｏｇｒａｐｈｙ）あるいは単一光子放出計算断層撮影法
（ｓｉｎｇｌｅｐｈｏｔｏｎ　ｅｍｌｓｓｉｏｎ　ｃｏ
ｍｐｕｔｅｄ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）’　）に関連して
患者の周シを回転するように設計されたタイプのカメラ
類に関する。

各種のイメージ装置が［アンガー（ａｕｇ・ｒ）Ｊタイ
プのガンマ線カメラを用いる３次元イメージ法を行うた
めに提案されて来たが、伝統的に核医学は、対象の体積
から構成される２次元イメージの生成に注意を向けて来
た。１９８０年頃以来、数社の核カメラ製造業者は、デ
ータ収集用の平行孔コリメータおよび関連ディジタルコ
ンピュータを備えた回転可能検出装置すなわちカメラヘ
ッドにより特徴づけられる回転型の核カメラ装置を市場
に導入して来た。このコンピュータは収集したデータを
処理し、かつ断面Ｘ線図を再構成する、知られたＣＴタ
イプのアルゴリズム、すなわち、患者と交差する面に沿
って患者の２次元イメージを実行する。

この種のＥＣＴ装置はプラドコビイツチ（Ｂｒａｄｏｏ
−ｖｉｃｈ）他の米国特許第４　、４２６　、５７８号
であって、本願の譲受人に譲渡されたものに記載されて
いる。

プラドコピッチ他は、患者を経由する長軸の周シモ回転
させるためにその一端でカメラヘッドを支持する釣合せ
Ｃ字形アームを特徴とする装置を発明した。カメラヘッ
ドと長軸間の半径方向距離は、固定ベースにＣ字形アー
ムを回転可能に取付ける、いわゆるキャリア部材に関連
する周囲通路に沿うＣ字形アームの変位によりｐ節可能
とすることができる。他のＥＣＴ装置はレイフジ（Ｌａ
ｎｇ・）の米国特許第４，２１６，３８１号中に記載さ
れておシ、これは１対の細長フレーム部材により支持さ
れる回転可能な検出装置ヘッドを特徴とするものであり
、前記フレ゛−ム部材は、検出装置ヘッドが患者を経由
する長軸の周シで回転するときそれを枢動可能に支持す
るものである。レインジの配列において、長軸と検出装
置ヘッドとの間の半径方向距離は細長フレーム対を傾斜
させることにより調整され、前記フレーム対は一対の直
立柱により順次支持される円形フレーム内に装着されて
いる。

回転可能なカメラヘッドを支持するために用いる装置の
タイプとは無関係に、再構成アルゴリズムは、コンピュ
ータによる回転検出装置およびデータの引続くバック−
プロジェクション（ｂａｃｋ　−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ
）によって患者の周ルの一組の視角において得られる投
影データの収集に常に基づくものである。一般的なアプ
ローチの詳細な議論については、たとえば、キース、ジ
ュニア（Ｋ＠ｙｅｓ　Ｊｒ−）の「核医学における計算
断層撮影法（Ｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　
ｉｎ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｍｅｄｉａｉｎｓ　）　Ｊを参
照されたい。バックプロジェクション中の投影線の正確
な後戻シは、良好なイメージ解像度および品質を保証す
るためには本質的なものである。ＥＣＴのオペレーショ
ンにおいて、イメージ品質の主な劣化は収集されたデー
タの実際の光子通路とバックプロジェクション中にトレ
ースされたそれらの通路との簡の偏位により引起される
。

所望の平面イメージまたは断面Ｘ線図を作シ出すために
用いられる再構成アルゴリズムの具体的なタイプとは関
係無く、その技法はカメラヘッドが常に予期通路をフォ
ローすることを一様に保証する。しかし、実際には検出
装置の現実の通路は予期通路から偏位するので、各角度
におけるその位置は、大部分は検出装置支持システムに
おける機械的屈曲に起因して、またよシ少ない程度にお
いては電子イメージ平面のシフトに起因して若干のオフ
セットを示すことになる。これはカメラの光電子増倍管
作用中の僅かな不一致により引起され、この作用は検出
装置面と地球／大気磁界との間の変動オリエンテーショ
ンから生ずるものである。これらの偏位は大部分無視さ
れて再構成されるイメージ中に誤差をもたらす。

この種の誤差は一般に不可避である。しかし、それにも
拘らず、それらの誤差は、どんな特定装置中の偏位量を
も測定できるので予測可能であることが判明している。

偏位量は視角の関数として変動するが、それらの誤差は
長期間に及ぶ回転から回転へと相対的に一定となる傾向
がある。

我々は事象ごとの基準による各視角におけるＸ。

ｙ方向の知られたオフセット量にニジシフトされる各ガ
ンマ線事象のロケーションを有することによって、各回
転角における予期位置からの回転ガンマ線カメラの実際
の検出装置位置における偏位について修正する方法を発
明した。本方法の適用はガンマ線カメラの較正（ｃａｌ
ｉｂｒａｔｉｏｎ　）を包含し、これは複数個の視角に
ついての対の値の組を生成させるが、６対はＸおよびｙ
オフセット値を含む工程と、対応する視角について予め
測定された適切なオフセット値により各事象の検出され
たロケーションをリアルタイムに改める工程とを包含す
るものである。

第１図に示す装置は「オメガ（Ｏｍ＠ｇａ）　５００　
Ｊという名称の下に市販される〔オハイオ州４４１３９
、ソウロンの「テクニケア・コーポレイション（Ｔｅｃ
ｈｎｉ−ｃａｒ＊　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）　Ｊ　〕
先行技術に係るＥＣＴ核カメラ（ｎｕａｌｅａｒ　ｃａ
ｍｅｒａ　）装置である。「オメガ５００」の詳細な説
明はプラドコピッチ他の米国特許第４，４２６，５７８
号中に示されておシ、この明細書はここに参考として引
用するものとする。簡単に云えば、核カメラは断層撮影
法の検討のために固定的に保持されるペース部材１０を
含んで成っている。ベース部材１０にはキャリア部材２
０が取付けられておシ、これは長軸Ｘの周囲で回転自在
である。キャリア部材２０は、釣合せＣ字形支持部材ま
たはＣ字形アーム３０の一端はヨーク４０中に終結して
おシ、これにはシンチレーション検出装置またはカメラ
ヘッド５０が枢着されている。

Ｃ字形アーム３０の他端には釣合せ重シロ０が取付けら
れている。診断を受ける患者は、手術台８０に固定され
ている片持ばシ患者支持台ＴＯ上に横たえられる。作動
を説明すると、シンチレーション検出装置５０は、この
検出装置と患者との間ならびにカメ゛うの回転中は患者
支持台との間に空隙を許容しながら出来るだけ患者に近
接して配置され、セして−・般に円形である規定された
通路に沿って患者の周シで回転される。データは複数個
の視角によって、あるいは典型的には電動式機構によっ
てカメラヘッドが患者の周シで連続的に回転されること
により得られる。各種の視角から収集されたデータは引
続いて関連ディジタル計算機（図示せず）により再構成
され、そして患者の所望の平面的断面の断層撮影イメー
ジが生成される。

検出装置ヘッドの回転半径はキャリア部材２０に関連し
てＣ字形アーム３０を移動させることにより調節可能で
ある。

先行技術によるＥＣＴ核カメラの他の例は第２図中に示
されている。本発明の原理は第２図に示されるような装
置にも同様に適用可能であるが、以下の説明は第１図の
装置に関連するものである。

第１図に示す装置において、検出装置゛ヘッド５０は「
アンガー（ａｎｇ＠ｒ　）　ＪカメラでＴｏシ、このも
のは大きな平坦長方形視検面（ｖｉｅｗｉｎｇ　ｆａｃ
ｅ　）を規定する長方形よう化ナトリウム結晶５２を包
含している。カメラヘッド５０内の結晶５２の後方に位
置しているのはガラス窓および５５ＰＭＴの集成装置で
ある。作動について述べると、カメラヘッド５０は、平
坦フェース５２の中間点が一般に円形通路を規定するよ
うに患者の周囲で回転される。

この方法により、第３図に図式的に示されるように平坦
検出装置フェース５２は、診断される対象物のいたる所
の視角によってデータを収集、すなわちガンマ線の事象
を検出する。ガンマ線カメラヘッド５０の回転は非常に
大きな質量を内包するので、支持体構造、特にＣ字形ア
ーム３０はキャリア部材２０がＸ軸の周りに回転される
とき、変動量によって屈曲する。この屈曲が現われると
、平坦フェース５２によって横切られる通路は第３図中
の想像円Ｃにより表わされる純粋に円筒形の通路から偏
位する。１２時の位置を示す仮定の取決めを用いると、
第３図は理想的に配置された１２時の位ｆｌＫおける平
坦フェース５２を示している。

しかし、４時の位置すなわち略１２０　　の位置で、平
坦フェース５２は長軸Ｘの方向に沿う増分によってオフ
セットしていることを示している。従って、４時の位置
において収集されたデーｊを１２時の位置で収集された
データと組合わせると、２組のデータの投影が一致しな
いことになるので、不鮮明誤差が導入されるととＫなる
のが理解できる。同様に、第３図は、８時の位置すなわ
ち約２４０℃における平坦フェース５２は、それが仮想
の長方形５２′にょシ示される場所に位置すべきなので
、軸方向においては何らの偏位を示さないが、回転軸す
なわちＸ方向から君子オフセットしていることを示す。

どんな与えられた視角に関しても、平坦フェース５２は
検出装置平面の表示枠内のＸおよびＸ方向の一方または
双方においてオフセラトラ有スることになる。従って、
たとえば、第４図に示すように、０度をとる、参照数字
１００で示される仮想枠は適切に整列しておル、一方１
度をとる枠１０１はＸ方向において量ΔＸｉの偏位すな
わちオフセット、セしてＸ方向におけるΔ７１のオフセ
ットを有することになる。一般に角度θｌをとる枠ｌに
関して、オフセッ゛トはＸ方向においてΔＸｉｓそして
Ｘ方向においてΔγ１となる。従って、第４図の図示に
よって視覚的に認識できるように、１組の視角から収集
された投影データは一致しなくなシ、その結果誤差が再
構成イメージ中に導入されることになる。理想的には、
視角の組からの凡ゆる投影データの組は第５図に示すよ
うに、整列されて現われるべきそある。

このようにして、バック・プロジェクション中に仮想通
路を正確になぞるために、検出装置の表示枠内で収集さ
れた事象の各座標（ｘ、ｙ）は下記の関係式： ％式％（ （但し、ΔＸ（のは視角θに関するＸ方向におけるオフ
セットを示し、セしてΔｙ（のけ同じ視角θに関するＸ
方向におけるオフセットを示す）による投影データの表
示枠内の（ｘ’　＋　ｙ’）座標に変換されるべきであ
る。

実際の操作に際して、第７図に示すような参照テーブル
はその全身通路を表わす夫にの特定の機械について先ず
作シ出される。これらの較正値を作シ出すための方法の
一例を下記に示すことにするが、特定の方法は用いられ
る特定の装置によって左右される容易さと便利さにより
決定されるべきである。一度較正値が作られると、それ
らは記憶メモリー領域内に記憶される。次に各角度θに
おいてデータ収集に先立ってＸ（の、ｙ（のオフセット
の適合対がメモリーから回収され、そして２台のレジス
タＲ１およびＲ２中に記憶される。用いられる視角の数
が参照テーブルに関して作シ出されるオフセットペア・
エントリー（ｏｆｆｓ＋ｅｔ　ｐａｉｒ　ｅｎｔｒｙ）
の数よシも大きくなると、この種の各中間視角のオフセ
ットペアは参照テーブル中の有効な値から書込まれる。

次いで、データ収集の間、Ｘおよびｙ座標により検出装
置フェース５２上で検出される各到来事象ロケーション
は投影座標（ｘ’　＋　ｙ’）　Ｋ対し、下記の関係式
： ％式％ （但し、Ｒ１は、上記したように、その事象が検出され
るときの検出装置の角度θに関するＸオフセットであ）
、セしてＲ２は同一角度についてのＸ方向におけるオフ
セットである）に従ってカメラ内にリアルタイムでディ
ジタル的に変換される。

カメラヘッドの回転を円形にしようとするときは、カメ
ラフェース５２の中心の期待通路は所定の半径により規
制される。しかし、異なったサイズの患者に適合させる
ため、「オメガ５００」のようなこの種のＥＣＴ装置に
おける回転半径はオペレータの選択可能となっている。

別の参照テーブルを選定した半径について作シ出すこと
ができる。

更に非円形通路におけるカメラヘッドのトラバースを得
て、それによりカメラと、一般にその断面周縁が円形と
いうよシはむしろ楕円形である光子放射している患者と
の間で最小距離を連続的に維持するために改良された解
像度がしばしば望ましいものである。この種の各所定通
路はデータ収集視角の組全体を通じて予想誤差を有する
ことになシ、そして一般に参照テーブルは各通路につい
て作ル出すことができる。この種の表の数は問題の困難
さと、成る選択可能な通路から他のものへの視角に関す
る計算された座標シフト中の差異によって左右されるこ
とになる。

較正 各角度θについてｙオフセット値を作υ出す好ましい方
法は、各視角における゛視野内に配置された出所からの
ポイント・スプレッド関数（ｐｏｉｎｔｓｐｒｅａｄ　
ｆｕｎｃｔｉｏｎ　）　Ｐ　８　Ｆの収集を必要とする
。

換言すれば、各視角θにおける単一点乃至インパルスに
対する装置の応答を必要とする。一般に成る装置のＰＳ
Ｆまたはインパルス応答関数はポイントインパルスを知
ることに応答して装置により生成される有限の幅を有す
る得られたビームである。偶発的に、ＰＳＦの組の図心
は検出装置座標のシフト情報をもたらす。（Ｘｌ　ｒ　
ｙｔ）　（Ｘ２１　Ｆ２）・・・（ｘｌ　ｒ　ｙｉ）−
（ｘｎｌ　）’ｎ　）が角度θ１．θ２．・・・θ１．
・・・θｎＶｃおける図心であると仮定すれば、ｙ１組
平均値（７）および各角度における平均値からのｙｉ偏
位を計算することによってＸ方向における軸のシフトは
次のように得られる。

Δ）’１＝Ｙ−３’ｉ 上の計算は全ての角度ＰＳＦ図心がＹにおいて、ｙ１＋
Δ７ｉ　＝　７ｉ　＋　Ｙ−ｙｌ　＝　Ｙのように配置
されることを保証する。

トラバース、すなわち各角度におけるＸ方向のシフトも
また、各角度（θ１．θ２．・・・θｎ）における点出
所図心データ（ｐｏｉｎｔ　５ｏｕｒｃｅ　ｃｅｎｔｒ
ａｉｄ　ｄａｔａ）（ｘｔ、ｘ２．・・・ｘｎ）から、
平行ビームイメージングに関して角度による期待出所位
置変動が全く支持構造体の屈曲を伴わないクヌソイドで
あるという事実に基づいて得ることができる。もし点出
所が回転軸から離れて配置されれば、屈曲のみられない
場合の各角度における回転軸からの距離は式：％式％ （但し、Ｓおよびすはトラバース面内の回転軸を中心と
する所定直交座標において測定される距離である）Ｋよ
シ与えられる。輪郭から測定される収集された図心の距
離を仮定すれば、中間点はｘｉである。次にＸオフセッ
トはそれらの偏位ΔＸｉにより得られる。

Δｘ１＝（Ｓ°ｃｏａθｉ　＋　ｕ　’　ｓｉｎ’ｉ　
）　−Ｘ’１（但し、ＳおよびＵは式： ％式％ で与えられるｘ！（の組のフーリエ級数における第１調
和成分をとることにより得られる）。

もし、Ｓ　ｖ　ｕが真の値から僅かな誤差を有していれ
ば、平行光線再構成に対する、その単なる効果は相当す
る誤差量にょるＳ、ｕ方向におけるイメージシフトであ
る。

上記の好ましい実施態様の説明は各シンチレーションの
ロケーションを修正するための、事象ととの基準による
純粋にディジタル的なアプローチを示している。選択的
には角度１９においては収集される全ての事象を、たと
えば上記の較正技法によＦ）ｘおよび１両方向における
その角度θについて計算される図心シフトの量によって
シフトさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回転半径の調整をもたらす可動釣合せＣ字形
アームにより支持される回転可能カメラヘッドを特徴と
している先行技術によるＥＣＴ装置を示す図式的斜視図
、第２図は円形フレーム内に傾斜可能に装着された一対
の細長フレーム部材により支持され、その場合前記フレ
ーム部材の傾斜の度合いがカメラヘッドおよび回転軸間
の半径方向距離を規制する回転可能カメラヘッドにより
特徴づけられている、他の先行技術によるＥＣＴ装置を
示す図式的斜視図、第３図は想像線において、第１図の
検出装置ヘッドの平坦フェースの理想的円筒形通路を示
し、また３個所の角ロケーションにおける前記検出装置
ヘッドのフェースのロケーションについてのＸおよび１
両方向の偏位を示す図式的幾何学図、第４図は第３図に
示したような偽の通路に関する検出装置ヘッドのロケー
シヨンにおける偏位により導入された、一致を欠いて例
示される１組の平坦イメージを示す図式的説明図、第５
図は１１にするデータの投影を示す第４図に類似する説
明図、第６図は本発明による修正方法を示す図式的フロ
ーチャート、そして第７図は第６図に概略示した目１＆
ル定めフェーズ中に作成された参照テーブルを示す図で
ある。 ３０・・・Ｃ字形支持部材、５０・・・シンチレーショ
ン検出装置、５２・・・よう化ナトリウム結晶。 特許出願人　　　テクニケア・コーポレイション第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦フエースを含む検出装置ヘツドを有する回転
   シンチレーシヨンカメラ装置であつて、前記フエースの
   ロケーシヨンが前記フエースの表示枠内のｘおよびｙ座
   標により規制可能であり、そのヘツドは長軸の周りの所
   定の通路において回転可能であり、所定の通路に関して
   そのヘツドの回転通路における固有の偏位から誤差が生
   ずるものによつて放射計算断層撮影中に得られる検出さ
   れたシンチレーシヨン事象のロケーシヨンにおける予想
   可能な誤差を修正する方法であつて、 ａ）選択された視角に関し前記平坦フエースのｘおよび
   ｙ方向における固有の偏位を測定することにより装置を
   較正し、一対のｘおよびｙシフト値が夫々の問題とする
   視角について計算されるまで、この測定を複数個の視角
   について反復する工程と、 ｂ）前記の視角の夫々についてｘおよびｙシフト値をメ
   モリー内に記憶させる工程と、 ｃ）前記検出装置ヘツドが前記長軸の周りに回転される
   とき放射データが収集されるが、各データは単一のシン
   チレーシヨン事象を表わしている工程と、 ｄ）与えられた視角において検出された各事象のロケー
   シヨンを、前記視角に関するメモリー内に記憶されたｘ
   およびｙシフト値によつてｘおよびｙ座標中の検出位置
   を改めることにより修正する工程 とを備えた方法。
2. （２）ｙシフト値を測定する較正工程が、夫に問題とす
   る視角における装置の点応答関数を収集する工程を含む
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）修正工程が事象ずつの基準でリアルタイムに行わ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）修正工程がカメラ内で行われる特許請求の範囲第
   １項記載の方法。
5. （５）検出装置ヘツドの回転に関する所定の通路は予め
   選定された半径を有する円であり、また較正工程が異な
   つた半径を有する各円について１回づつ複数回反復され
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。