JPS63253281A - 単焦点コリメータとシンチレーションカメラ装置及びその使用方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はシチレーションカメラに関し、特に断層撮影
を行うために用いられるシンチレーションカメラ装置に
関する。特にこの発明は、心臓のような比較的小さい身
体器官の単光子放射断層撮影法に関する。

［従来の技術］ 従来の断層撮影法では、焦点の領域が撮影すべき身体断
層の全体を含むのにちょうど十分な大きさであるような
距離を置いて、焦点が患者の身体の外側に置かれるよう
に、集束コリメータが組み立てられている。完全なサン
プリングを保証するために、カメラヘッドは身体を中心
として３６０°回転される。その後断層の各画像が後方
投影され、断層の最終的な断層画像を作るために、後方
投影された全ての画像がフィルタにかけられかつ重ね合
わせられる。

円環状の集束コリメータは既に知られているが、このコ
リメータは複数の同様の区画から構成され、各区画は撮
影対象の領域の外側に位置する独自の焦点を有している
０例えば円環状のコリメータが三つの区画を有する場合
には、コリメータはマルチヘッドカメラのように一緒に
取り付けられかつ同時に回転する別個の三つのカメラヘ
ッドと見なすことができる。しかしながらあらゆる場合
に、かかるコリメータは使用中すべて対象となる領域の
外側に位置する複数の焦点を有している。

先端切断により生じる人為構造を避けるため　′に１例
えば胴体を通る完全な断層の画像は、単に例えば心臓を
撮影しようと試みるときに不可避の副産物である。その
結果心臓のような小さい身体器官は、心臓が含まれる身
体断層の全体を撮影しなければ忠実に撮像できない。

心臓は胴体に比べて比較的小さいので、心臓の撮影はコ
ンピュータリソースを不経済に使用しなければ完成でき
ず、単に対象となる特定の領域を撮影するだけではなく
断層全体を撮影するためにコンピュータリソースを用い
なければならない。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、対象とならない身体の他の部分を撮影する
のに無駄な努力を払う必要無く、心臓のような比較的小
さい身体器官を撮影できるシンチレーションカメラ装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に基づき閉曲線の形を有するコリメータが用意
される。対象となる各面の内部でコリメータは唯一の焦
点を持っている。焦点はコリメータの内部領域の内側に
置かれている。使用中に焦点が対象となる領域内に位置
するように、コリメータの寸法を選ぶのが有利である。

［作用の効果］ この集束方法の一つの重要な利点は、コリメータの外周
に現われる情報が焦点の各位置と関連づけることができ
る後方投影された画像値（すなわちレイアゲラム：　Ｉ
ａｙｅｒｇｒａ履）を直接表わすということである。そ
れゆえに焦点に関する複数の画像を取得したりまたその
画像をコンピュータを用いて後方投影することが不必要
である。各点に対して必要な全ての情報は一度に取得さ
れる。

また焦点に関するほぼ完全なサンプリングが行われるの
で、器官の周囲に比べて特別に高められたＳＮ比により
心臓のような器官の画像を再現することが可能である。

このことは、焦点が隣接した身体領域よりも長時間にわ
たりその器官上に留まるように、焦点を動かすことによ
り実行できる。

この発明の他の利点はシンチレータ上の各点と焦点との
間の固定された関係のゆえに生じる。従来の単光子放射
断層撮影カメラの中には複数の光検出器が共通のシンチ
レータに向かって取り付けられ、シンチレーション閃光
の座標をシンチレータの内部に置かなければならない、
これはシンチレータ上の点と対象となる領域の中の点と
の間の特有の関連性が存在しないからである。すなわち
シンチレータ上の各点が関心のある対象物の内部の多く
の点からの放射を受け、特定の放射線例えばガンマ線の
線源をシンチレーションが生じた位置からは決定できな
い。しかしこの発明では、検出されたほとんどの放射が
焦点又は焦点の近くの位置から生じる。更に焦点の各位
置に対して、検出された放射により表される情報は対象
物の中のすべての点の画像値の重みづけである。

重みづけ関数目体は半径方向の放射線模様と検出器上の
各点から見たときのコリメータのビーム拡散角度によっ
て決定されるので、完全なコリメータ（すなわち無限小
のビーム幅を有するコリメータ）に対しては重みづけ関
数は焦点からの距離に逆比例し、かつ他のいかなる変数
の関数でもない。従って対象となる各面の内部で焦点に
関するシンチレーションの角度位置は重要でない。これ
により従来のような集束コリメータが利用されるときシ
ンチレーション閃光の場所をつきとめるために必要な重
みづけ回路の多くのものに対する必要性がなくなる。

更にこの発明により撮像プロセスの速度を増すことが可
能である。これに対して二つの理由がある。第１にコリ
メータは完全に患者を囲み、従って完全に３６００の円
弧から放射を受ける。

第２に画像データは対象物の内部に置かれた焦点を用い
て取得される。焦点は最も感度の高い点であるので、こ
の発明に基づく焦点の配列は周知の単光子放射断層撮影
装置の焦点の配置よりも一層効率が良い。

原理的にこの発明は、平面走査器において通常採用され
る技術を用いることにより作動する断層撮影装置と見な
すことができる。

［実施例］ 次に集束コリメータとシンチレーションカメラ装置の従
来例とこの発明に基づく一実施例とを示す図面により、
この発明の詳細な説明する。

全ての図面において同一の又は対応する部分は同一の又
は対応する符号により示されている０図面はコリメータ
がいかに集束するかを示すために誇張された尺度で描か
れている。すなわち個々のコリメータの溝は実際よりず
っと大きく描かれている。同じことが図に示された光検
出器（ここでは光電管）に対しても当てはまる。また以
下の説明では、この発明はシンチレーション材料として
Ｍａｌ（ＴＩ）を使用するガンマカメラの中で用いられ
ているということが仮定されているが、しかしこのこと
は望ましいのにすぎないのであってこの発明に対し本質
的なことではない。

この発明の一実施例について説明する前に、第５図に示
すような円環状コリメータの従来例の動作をまず考える
。従来の円環状コリメータヱは例えば同様な三つの区画
２Ａ、２Ｂ、２Ｃに分割され、各区画は１２０°の円弧
を囲み、また各区画は独自の焦点ＦＰ２＾、Ｆ　Ｐ２Ｏ
，Ｆ　Ｐ２Ｏを有し、これらの各焦点は心臓６を撮影す
べき患者迭の外側に置かれている。かかるコリメータが
用いられるときには、対象物に関する完全な３６０°の
サンプリングを行うために、コリメータを１２０゜回転
しなければならない、（この例では対象物は心［６であ
るが、この発明は心臓の撮影に制限されない、）コリメ
ータの各区画２Ａ、２Ｂ、２Ｃは対応するシンチレータ
５２Ａ、　３２Ｂ、　Ｓ　２Ｃを有し、各シンチレータ
は順番に光検出器の各組に関係づけられている。ここで
は光検出器は光電管である。

この場合実際問題として心臓だけではなく身体の全断層
８を撮影することが必要である。このことは放射性材料
が心臓以外の領域に移動しかつ身体が心臓６に関して対
称でないためである０例えば心臓の幾つかの画像におい
て心１ｉａ６は舖（図示されていない）の後ろに位置し
、一方他の画像では心１１ａ６は背骨（図示されていな
い）の後ろに位置する。もし最終画像がこれらの他の器
官を考慮して構成されなければ、画像の中に人為構造が
現れるであろう。

それゆえに単光子放射断層撮影技術に精通した人にとっ
て知られているように、従来のように集束する円環状コ
リメータを用いれば、身体軸線を中心とする回転の間に
非常に多数の画像が取得される。（この例では回転は１
２００である。）その場合検査中の身体の断層の画像を
再現するために、各画像は後方投影され、後方投影され
たすべての画像が加算される。

対象物が心臓である場合には、再現された画像の比較的
小さい部分だけが実際に関心を持たれる。このことは第
５図に示されている。すなわち心臓６は身体を通る横断
層８の面精の比較的小さい部分（約７分の１）を占める
のにすぎない、更にシンチレーション閃光の位置をでき
るだけ正確に決定することが必要である。こうして例え
ばコリメータ自体に対するシンチレーション閃光の位置
を知ることが必要である。これは撮影すべき対象物の中
の各点とシンチレータの中の各点との間に特有な関連が
存在しないためである。すなわちすべての画像が取得さ
れるプロセスの間に、シンチレータ上の各点は対象物の
中の多くの点からの情報を受ける。このことは第６図に
示されている。すなわちデータ取得中にシンチレータ上
の点Ｐは身体の点ＡとＢから情報を受け、フィルタによ
る選別と後方投影とのプロセス全体が完了するまで、情
報を点Ａ又はＢまでたどることができない。

この発明に基づき第１図に示すように、コリメータ１０
は閉曲線の形をとり、唯一の焦点Ｆを有し、対を成す一
つのシンチレータＳの中に置かれている。ここで用いら
れている「閉曲線」という用語は、それ自体で交差せず
一つの外側領域と一つの内側領域とを画成する全ての曲
線を含む。

従って閉曲線が円である場合には、コリメータ１０とシ
ンチレータＳとは円環状である。閉曲線が任意の形の場
合には、コリメータｌＯとシンチレータＳとは蛇行状の
形を持つことができる。

（シンチレータＳは単一の連続した要素として示されて
いるが、これは単に分かり易くするためである。シンチ
レータＳは連続である必要はなく、シンチレータ材料の
個々の帯から成るリングにより作られるのが有利である
。シンチレータ材料の単一の円環状リングは非常に高価
であるので、このような構造が用いられる。）この実施
例では閉曲線は円であり、コリメータ１０とシンチレー
タＳとは円環状である。焦点Ｆはコリメータ１０の内部
債城１２の中に位置している。もっとはっきり言えば、
焦点Ｆを撮像すべき身体器官（ここでは心臓６）の内側
に置くことができるように、種々の部品の寸法が選ばれ
ている。第１図に示すようにかかるａ造により、コリメ
ータ１０の外周１４の周りに現れる検出された放射の加
算が、焦点Ｆの多数の個々の画像の取得とそれらの後方
投影とに由来する焦点Ｆでの画像値に等価となる。こう
してコリメータ１０の外周１４に現れる情報をフィルタ
にかけることだけが必要である。なぜならば後方投影は
この発明に本来備わっているからである。要するにこの
発明は焦点Ｆの位置で後方投影画像（すなわちレイアゲ
ラム：　ｌａｙｅｒｇｒａｍ　）を直接確定する。

使用時には、患者まへ所望の放射性同位元素を投与した
後、焦点が撮影すべき領域（例えば心臓６）上に密にト
レースされ、対象とならない身体領域（例えば心臓の外
側の領域Ｘ）上には仮に実施するとしてももっと粗くト
レースされるように、焦点Ｆが患者まに関して移動され
る。このことは患者４を固定保持してカメラヘッド−１
６，を動かすか、又はコリメータカメラへ一２ドエ（」
、を固定保持し、ル者土を動かすか、又は患者迭とコリ
メータカメラヘッド上上とを同時に動かすことにより実
行できる。簡単にするためには今は患者Ａを固定保持し
カメラヘッド↓１を動かすことによりこれを遂行するこ
とにする。コリメータ１０とシンチレータＳとが円環状
である場合には、極座標の形式で回転及び並進するよう
にカメラヘッド１１が取り付けられるのが有利である（
第２図参照）が、しかし所望ならば二つの直交方向に（
すなわちデカルトの運動、第３図参照）カメラヘッドを
並進させることができる。カメラヘッド１６がら線形に
動かされるのが有利である。なぜならばこれはほんの少
ししか力を必要としないからである。コリメータ１０を
シンチレータＳの内部で回転することも可能である。こ
れらの変形案のそれぞれは特殊の利点と欠点とを有する
が、変形案はどれもこの発明の実施に際して必ずしも必
要ではない、適当に詳細な画像を形成できるように、対
象となる領域上に焦点Ｆが十分に密にトレースされるこ
とだけが必要である。第２図及び第３因にはシンチレー
タＳと光検出器とは示されていない。なぜならばこれら
の図は、コリメータ１０が対象となる領域に関していか
に動かされるかを示すにすぎないからである。

後方投影はコンピュータリソースの十分な量を必要とす
るので、後方投影の段階が必要でないゆえに断層撮影を
一層少ない時間で行うことが理論的に可能である。また
対象となる領域に対する更に強力な検査を行うことが可
能であるので、対象外の周囲の身体領域を撮影するため
に時間を費やす必要はない。

別の驚くほど有利な結果は、シンチレータＳ上の点と焦
点Ｆとの間の関係が固定されているがゆえに生じる。焦
点Ｆの各位置において、シンチレータＳ上の各点が焦点
Ｆの位置でレイアゲラムすなわち後方投影された画像だ
けに主として関係する情報を取得する。こうして光検出
器構造が焦点Ｆの周りのφ方向における解像能力を有す
ることは不必要である。このことは順に、従来のカメラ
のシンチレータの内部でのシンチレーション閃光の場所
をつきとめるために従来用いられた重みづけ回路が、こ
の発明では不必要であるという利点をもたらす。

この発明の実施例では、複数の撮像面が設けられている
。第４図に示すように三つの撮像面Ｐ＋　、Ｆ２　、Ｆ
３が設けられ、各撮像面がそれ自体の焦点Ｆ＋　、Ｆ２
　、Ｆ３　をそれぞれ有するのが有利である。更に三つ
の焦点Ｆ１　、　Ｆ２　、　Ｆ３は共通の直線上に位置
するのが有利である。この結果患者の身体軸線に沿って
規則的に離して置かれた光検出器の平行な三つの組を用
いることになる。患者を身体軸線に対し平行に動かすこ
とができる。しかしもっと少ないかもつと多い撮像面を
設けることができ、コリメータが全ての放射を単一の点
へ集束するような単一の撮像面を持つことも可能である
。用いられた焦点の数、焦点の配列及び集束計画の選択
は、必要なコンピュータリソースの量、所望の分解能及
び撮像時間、コリメータとシンチレータの形状及び同様
な取り引き基準により決定される。

ここに説明した実施例を変形することも、またかかる実
施例を他の目的に使用することができることも、当業者
にとっては容易に理解されるであろう、かかる変更と応
用はこの発明の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく単焦点コリメータとシンチレ
ーションカメラ装置の一実施例の配置図、第２Ａ図ない
し第２Ｄ図及び第３図はそれぞれ第１図に示す装置の異
なる動作説明図、第４図は第１図に示す装置の側面図、
第５図は多焦点コリメータとシンチレーションカメラ装
置の従来例の配置図、第６図は第５図に示す装置の動作
説明図である。 ±・・・身体領域 ６・・・身体器官 １０・・・コリメータ １２・・・内部領域 工し互・・・光検出器 Ｆ、Ｆ＋　、Ｆ２　、Ｆ３・・・焦点 ｐ１．Ｐ２　、Ｆ３・・・撮像面 Ｓ・・・シンチレータ ＩＧ　１ ＦＩｏ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）閉曲線の形を有して内部領域を画成し、対象物の各
   撮像面の内部で前記内部領域の中に位置する唯一の焦点
   に向かって集束することを特徴とするコリメータ。 ２）対象物に対し複数の撮像面が設けられ、各焦点がそ
   れに対応する対象物の撮像面上に置かれていることを特
   徴とする請求項１記載のコリメータ。 ３）閉曲線が円であり、コリメータが円環状であること
   を特徴とする請求項１記載のコリ メータ。 ４）閉曲線の形を有し撮影すべき身体領域を収容するの
   に十分な大きさの内部領域を画成 し、かつ対象物の各撮像面の内部で前記身体領域の中に
   位置する唯一の焦点に向かって集束するコリメータと、
   前記身体領域に関して前記焦点を移動する手段とを備え
   ることを特徴とするシンチレンーションカメラ装置。 ５）閉曲線が円であり、コリメータが円環状であること
   を特徴とする請求項４記載の装置。 ６）前記移動手段がコリメータを移動するための手段を
   含むことを特徴とする請求項４記載の装置。 ７）前記移動手段が極座標系の中でコリメータを移動す
   るための手段を含むことを特徴とする請求項６記載の装
   置。 ８）前記移動手段がデカルト座標系の中でコリメータを
   移動するための手段を含むことを特徴とする請求項６記
   載の装置。 ９）コリメータを囲むシンチレータとシンチレータを囲
   む光検出器手段とを備えることを特徴とする請求項４記
   載の装置。 １０）前記移動手段がコリメータと共にシンチレータ及
   び光検出器手段を移動するための手段を含むことを特徴
   とする請求項９記載の装置。 １１）前記移動手段がシンチレータの内部でコリメータ
   を回転するための手段を含むことを特徴とする請求項９
   記載の装置。 １２）対象物の複数の撮像面が設けられることを特徴と
   する請求項４記載の装置。 １３）撮像面が平行でありかつ規則的な間隔で離して配
   置されていることを特徴とする請求項２記載の装置。 １４）前記対象物の撮像面と前記身体領域とを前記身体
   領域の軸線に沿って相対的に並進運動させるための手段
   を含むことを特徴とする請求項２記載の装置。 １５）内部面と外部面とを有する閉曲線の形を持つコリ
   メータを備え、内部面が撮影すべき身体領域を収容する
   のに十分な大きさの内部領域を画成し、かつコリメータ
   が複数の平行な対象物の各撮像面上の前記身体領域内部
   に位置する唯一の焦点に向かって集束し、また電離放射
   線をシンチレーション光へ変換するためのシンチレータ
   手段を備え、前記シンチ レータ手段が前記コリメータを囲みかつ前記外部面に固
   定され、また同様の光検出器の複数の組を備え、光検出
   器の各組が対応する 唯一の撮像面上に置かれ、シンチレータ手段と光伝達状
   態にあることを特徴とするコリ メータ付きシンチレーションカメラヘッド。 １６）対象物となる身体器官の断層の撮影方法において
   、 前記器官の中に放射性同位元素を送入し、 前記身体器官を完全に囲むコリメータを用いることによ
   り、前記断層の中にかつ前記身体器官の中に位置する唯
   一の焦点を確立し、 前記コリメータを完全に囲むシンチレータを用いて前記
   焦点の後方投影された画像を取得し、 前記焦点が前記断層の中で前記身体器官をトレースする
   ように、前記コリメータと身体器官とを相対的に動かす 工程を含むことを特徴とする断層撮影法。