JPWO2011145139A1 - ポジトロンｃｔ装置およびタイミング補正方法 - Google Patents

ポジトロンｃｔ装置およびタイミング補正方法 Download PDF

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Abstract

この発明のＰＥＴ装置およびタイミング補正方法は、同時計数する対象のγ線検出器３を２つ選択して、当該選択された２つのγ線検出器３のうち、一方の検出器である基準検出器Ｓを選択するとともに、他方の対向検出器Ｏとは別のγ線検出器３を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うことで、測定や演算を多数繰り返さずに最適な時間差ヒストグラムを求めることができる。

Description

この発明は、被検体内に投与されたポジトロン放射性薬剤から放出される放射線を検出するポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法に関する。
ポジトロンＣＴ装置、すなわちＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置は、陽電子（Positron）、すなわちポジトロンの消滅によって発生する複数本のγ線を検出して複数個の検出器でγ線を同時に検出したときのみ（つまり同時計数したときのみ）被検体の画像を再構成するように構成されている。
同時計数するには同時計数回路を用いる。ところが、各検出器から同時計数回路までの信号チャンネルでの信号の時間遅れが生じる。この時間遅れは、各信号チャンネルでバラツキがある。したがって、各信号チャンネルでの遅れ時間を調整してγ線が同時計数回路に到達するタイミングを一致させるタイミング補正を行う必要がある。
そこで、かかるタイミング補正を行うのに、校正用の放射線源（外部線源）や模擬信号を用いて校正データを取得し、その校正データに基づいて信号転送の時間的なバラツキを調整する（例えば、特許文献１〜３参照）。なお、近年では、ポジトロンの対消滅発生地点を限定する時間差情報（飛行時間）(TOF: Time Of Flight)を利用した技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。ＴＯＦは、消滅放射線が光速であることを用いて、対消滅発生地点から検出器に到達する時間差を、対消滅発生地点から検出器のシンチレータ素子による光源発生位置までの距離差に換算することで、対消滅発生地点を求める技術である。
上述の特許文献１に記載された信号のタイミング補正方法について述べる。放射線源から照射された放射線を検出器が検出し、放射線が検出器に入射された放射線入射タイミングを表すタイミング信号を、遅延調整回路を経て同時計数回路に入力する。このタイミング信号の入力を受けて同時計数回路の出力を測定して、各信号チャンネル毎に放射線の感度（すなわち計数）を測定する。この後、遅延調整回路で調整される遅延量を変えながら上述の感度を測定して、遅延量変化に対する感度分布を求める。測定された感度が最も高くなる遅延量を遅延調整回路に用いることで、信号の時間遅れを補正する。
上述の特許文献２に記載された信号のタイミング補正方法について述べる。校正用の放射線源（外部線源）をＰＥＴ装置の視野(FOV: Field of View)内に設置する。ここで、複数の検出器をリング（環状）に並べる。ある検出器を基準とすると、その基準の検出器と共通の視野を有する複数の検出器のタイミング値を平均して、その平均されたタイミング値を基準の検出器に対する時間遅延値として求める。基準の検出器が隣接する検出器を新たに基準として、同様に時間遅延値を求め、最初に求められた時間遅延値と次に求められた時間遅延値との差分を基準補正値として求める。その基準補正値を用いて時間を揃えることでタイミング補正を行う。以下、順に隣接する検出器に同様の演算を行うことで、リング上を１周したときに全ての検出器に関するタイミング補正を行う。
上述の特許文献３に記載された信号のタイミング補正方法について述べる。模擬信号発生装置から出力された模擬信号を複数の信号処理装置（信号処理ユニット）にそれぞれ入力し、各信号処理装置の出力に基づいて校正データを生成して、タイミング補正を行う。
また、上述の特許文献４では、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別することができるＤＯＩ検出器をＴＯＦ型ＰＥＴ装置に組み込む。ＤＯＩ検出器は、各々のシンチレータ素子を放射線（ここではγ線）の深さ方向に積層して構成されたものであり、相互作用を起こした深さ方向と横方向（入射面に平行な方向）との座標情報を重心演算により求める。この座標情報に対応する検出時刻補正情報をテーブルに書き込んで記憶し、その検出時刻補正情報を参照することにより、飛行時間差の情報精度を高めている。
特公平６−１９４３６号公報 特許第３３４３１２２号明細書 特開２００６−９０８２７号公報 特開２００８−５１７０１号公報
しかしながら、上述の特許文献１の場合、遅延量を求めるために測定を繰り返さなければならない。また、上述の特許文献２の場合、基準の検出器と共通の視野を有する複数の検出器間では時間が揃っていない。したがって、それら検出器のタイミング値を平均して、その平均されたタイミング値を時間遅延値として用いて、リング上を１周しても時間が完全に揃わない。その結果、最適な時間遅延値を求めるまでにリング上を複数周（例えば２〜３周）分にわたって廻って上述の演算を繰り返す必要がある。
また、上述の特許文献３の場合、検出器以外に模擬信号発生装置が必要となる。また、信号処理装置での遅延のみを補正するので、上述の特許文献４のような相互作用を起こした深さ方向の光源位置を弁別するＤＯＩ検出器に対して消滅放射線とシンチレータ素子とが相互作用を起こした深さ方向および横方向の座標情報に対応する検出時刻補正情報が必要な場合に、検出時刻補正情報を求めることができない。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、測定や演算を多数繰り返さずに、かつ正確に同時計数することができるポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法を提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明のポジトロンＣＴ装置は、被検体内に投与されたポジトロン放射性薬剤から放出される放射線を検出する複数の検出器を備えたポジトロンＣＴ装置であって、放射線を同時計数する各検出器の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う演算手段と、前記演算手段で繰り返し補正された各検出器の対ごとの前記時間差ヒストグラムに基づいて、放射線を同時計数する同時計数回路とを備えることを特徴とするものである。
この発明のポジトロンＣＴ装置によれば、放射線を同時計数する各検出器の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、演算手段は以下の演算を行う。すなわち、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。このように、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うことで、例えば上述した特許文献２のように複数の検出器のタイミング値を平均した場合よりも、最適な時間差ヒストグラムを求める際に収束性がよい。したがって、測定や演算を多数繰り返さずに最適な時間差ヒストグラムを求めることができる。また、上述の繰り返し補正された各検出器の対ごとの時間差ヒストグラムに基づいて、同時計数回路は放射線を同時計数するので、正確に同時計数することができる。その結果、測定や演算を多数繰り返さずに、かつ正確に同時計数することができる。
また、この発明のタイミング補正方法は、被検体内に投与されたポジトロン放射性薬剤から放出される放射線を同時計数するために用いられるタイミング補正方法であって、放射線を同時計数する各検出器の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うヒストグラム補正工程を備えることを特徴とするものである。
この発明のタイミング補正方法によれば、各検出器の対ごとの時間差ヒストグラムに関して、ヒストグラム補正工程では以下の補正を行う。すなわち、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。その結果、測定や演算を多数繰り返さずに、かつ正確にタイミング補正を行うことができる。
上述したこれらのポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法の一例は、上述の基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差を基準値とし、上述の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することである。時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間的な箇所は、同時計数が最も起こりうるタイミングである。したがって、そのタイミングである基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することで、そのタイミングで揃えることができる。
上述したこれらのポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法の他の一例は、上述の基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差と、総計数値が二番目に大きい時間差との中間値にある時間差を基準値とし、上述の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することである。後述するように、自己放射能を持つシンチレータ素子を検出器が備えた場合に、一方の検出器のシンチレータ素子の自己放射能からの放射線を他方の検出器のシンチレータ素子が最も多く検出したタイミング、および他方の検出器のシンチレータ素子の自己放射能からの放射線を一方の検出器のシンチレータ素子が最も多く検出したタイミングが、総計数値が最大となる時間的な箇所、あるいは総計数値が二番目に大きい時間的な箇所である。このことから、これらのタイミングである２つの時間差の中間値は、同時計数が最も起こりうるタイミングである。したがって、そのタイミングである中間値の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することで、そのタイミングで揃えることができる。
上述の検出器は、単数のシンチレータ素子を備えた構造の他に、複数のシンチレータ素子を備えた構造もある。後者の構造の場合には、複数のシンチレータ素子からなるシンチレータ素子群（すなわち検出器単位）ごとに補正を行ってもよいが、下記のように１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位ごとに補正を行って、精度をより向上させてもよい。
例えば、放射線を同時計数する各検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位の対ごとの時間差ヒストグラムに関して、以下の演算／補正を行う。すなわち、同時計数する対象の検出器のシンチレータ素子単位を２つ選択して、当該選択された２つのシンチレータ素子単位のうち、一方の検出器のシンチレータ素子単位を選択するとともに、他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。このようにシンチレータ素子単位ごとに補正を行うので、検出器単位ごとに補正を行うときと比較して精度をより向上させることができる。
また例えば、放射線を同時計数する各検出器のうち、一方の検出器の複数のシンチレータ素子からなるシンチレータ素子群と他方の検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位との対ごとの時間差ヒストグラムに関して、以下の演算／補正を行う。すなわち、同時計数する対象の検出器のうち、一方の検出器のシンチレータ素子群と他方の検出器のシンチレータ素子単位とを選択して、当該選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とのうち、当該シンチレータ素子群を選択するとともに、他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。このようにシンチレータ素子群およびシンチレータ素子単位ごとに補正を行うので、検出器単位ごとに補正を行うときと比較して精度をより向上させることができる。また、シンチレータ素子単位ごとに補正を行うときと比較して演算時間や負担を軽減させることができる。
また、ポジトロンＣＴ装置において、上述の検出器は、各々のシンチレータ素子を放射線の深さ方向に積層して構成されたＤＯＩ検出器であってもよい。この発明をＤＯＩ検出器に適用することで、例えば上述の特許文献４のように相互作用を起こした深さ方向などの座標情報に対応する検出時刻補正情報が必要な場合に、検出時刻補正情報を求めることができる。
上述したこれらのポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法では、上述の放射性薬剤と同種の放射線を照射する外部線源、または放射性薬剤と同種の放射線を内部から照射するファントムを備え、上述の時間差ヒストグラムを外部線源またはファントムからの放射線に基づいて取得してもよいし、検出器は、自己放射能を持つシンチレータ素子を備え、上述の時間差ヒストグラムを自己放射能からの放射線に基づいて取得してもよい。
この発明に係るポジトロンＣＴ装置およびタイミング補正方法によれば、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。その結果、測定や演算を多数繰り返さずに、かつ正確にタイミング補正を行うことができる。
各実施例に係るＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図である。 γ線検出器の概略斜視図である。 ＰＥＴ装置におけるリング状に配置されたγ線検出器の正面図およびそれに関するブロック図である。 一連のタイミング補正方法の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は外部線源を設置したときのγ線検出器の正面図、（ｂ）はファントムを設置したときのγ線検出器の正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、時間差ヒストグラムの説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基準検出器と補正対象検出器との切り替えの一実施態様を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図７とは別の実施態様で、基準検出器と補正対象検出器との切り替えの一実施態様を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基準シンチレータ素子単位と補正対象シンチレータ素子単位との切り替えの一実施態様を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、基準シンチレータ素子群と補正対象シンチレータ素子単位との切り替えの一実施態様を示す正面図である。 （ａ）、（ｂ）は、自己放射能を持つシンチレータ素子のときの時間差ヒストグラムの説明図である。
１０ … 同時計数回路
１１ … データ収集・制御部
３ … γ線検出器
３１ … シンチレータブロック
３３ … 光電子増倍管（ＰＭＴ）
ＲＩ … 外部線源
Ｐｈ … ファントム
Ｓ … 基準検出器、基準シンチレータ素子単位、基準シンチレータ素子群
Ｃ … 補正対象検出器、補正対象シンチレータ素子単位
Ｏ … 対向検出器
Ｍ … 被検体
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。図１は、実施例１に係るＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図であり、図２は、γ線検出器の概略斜視図であり、図３は、ＰＥＴ装置におけるリング状に配置されたγ線検出器の正面図およびそれに関するブロック図である。
後述する実施例２〜４も含めて、本実施例１に係るＰＥＴ装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１を備えている。この天板１は、上下に昇降移動、被検体Ｍの体軸Ｚに沿って平行移動するように構成されている。このように構成することで、天板１に載置された被検体Ｍは、後述するガントリ２の開口部２ａを通って、頭部から順に腹部、足部へと走査されて、被検体Ｍの画像を得る。なお、走査される部位や各部位の走査順序については特に限定されない。
天板１の他に、本実施例１に係るＰＥＴ装置は、開口部２ａを有したガントリ２と、γ線検出器３とを備えている。γ線検出器３は、被検体Ｍの体軸Ｚ周りを取り囲むようにしてリング状に配置されており、ガントリ２内に埋設されている。γ線検出器３は、この発明における検出器に相当する。
その他にも、本実施例１に係るＰＥＴ装置は、天板駆動部４とコントローラ５と入力部６と出力部７とメモリ部８と検出器信号処理部９と同時計数回路１０とデータ収集・制御部１１と再構成処理部１２とを備えている。天板駆動部６は、天板１の上述した移動を行うように駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成されている。同時計数回路１０は、この発明における同時計数回路に相当し、データ収集・制御部１１は、この発明における演算手段に相当する。
コントローラ５は、本実施例１に係るＰＥＴ装置を構成する各部分を統括制御する。コントローラ５およびデータ収集・制御部１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。
入力部６は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ５に送り込む。入力部６は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。出力部７はモニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。
メモリ部８は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。本実施例１では、同時計数回路１０で同時計数された計数値（カウント）や同時計数した２つのγ線検出器３からなる検出器対やＬＯＲといった同時計数に関するデータや、再構成処理部１２で処理された画像などについてはＲＡＭに書き込んで記憶し、必要に応じてＲＡＭから読み出す。ＲＯＭには、各種の核医学診断を含めて撮像を行うためのプログラム等を予め記憶しており、そのプログラムをコントローラ５およびデータ収集・制御部１１が実行することでそのプログラムに応じた核医学診断をそれぞれ行う。なお、ＬＯＲ(Line Of Response)とは、同時計数する２つのγ線検出器３間で結ぶ仮想上の直線のことである。
再構成処理部１２は、例えば上述したメモリ部８などに代表される記憶媒体のＲＯＭに記憶されたプログラムあるいは入力部６などに代表されるポインティングデバイスで入力された命令をコントローラ５が実行することで実現される。
放射性薬剤が投与された被検体Ｍから発生したγ線をγ線検出器３のシンチレータブロック３１（図２を参照）が光に変換して、変換されたその光をγ線検出器３の光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)３３（図２を参照）は増倍させて電気信号に変換する。その電気信号を検出器信号処理部９を介して同時計数回路１０に送り込む。
具体的には、被検体Ｍに放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のＲＩのポジトロンが消滅することにより、２本のγ線が発生する。同時計数回路１０は、シンチレータブロック３１（図２を参照）の位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Ｍの両側にある２つのシンチレータブロック３１でγ線が同時に入射したときのみ、送り込まれたイベントを適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロック３１のみにγ線が入射したときには、同時計数回路１０は棄却する。つまり、同時計数回路１０は、上述した電気信号に基づいて、２つのγ線検出器３においてγ線が同時観測されたことを検出する。
同時計数回路１０に送り込まれた電気信号のうち、同時観測（すなわち同時計数）された電気信号を画像情報として判定し、その画像情報をデータ収集・制御部１１を介して再構成処理部１２に送り込む。再構成処理部１２は順投影処理や逆投影処理による画像再構成を行って、被検体Ｍの画像を求める。画像を、コントローラ５を介して出力部７に送り込む。このようにして、再構成処理部１２で得られた画像に基づいて核医学診断を行う。再構成処理部１２での画像再構成については、ＤＲＡＭＡ法（Dynamic Row-Action Maximum Likelihood Algorithm）などの公知の逐次近似法アルゴリズムを適用する。検出器信号処理部９およびデータ収集・制御部１１の具体的な機能については後述する。
γ線検出器３は、図２に示すようにシンチレータブロック３１と、そのシンチレータブロック３１に対して光学的に結合されたライトガイド３２と、そのライトガイド３２に対して光学的に結合された光電子増倍管（以下、単に「ＰＭＴ」と略記する）３３とを備えている。シンチレータブロック３１を構成する各シンチレータ素子は、γ線の入射に伴って発光することでγ線から光に変換する。この変換によってシンチレータ素子はγ線を検出する。シンチレータ素子において発光した光がシンチレータブロック３１で十分に拡散されて、ライトガイド３２を介してＰＭＴ３３に入力される。ＰＭＴ３３は、シンチレータブロック３１で変換された光を増倍させて電気信号に変換する。その電気信号は、上述したように検出器信号処理部９を介して同時計数回路１０に送り込まれる。シンチレータブロック３１は、この発明におけるシンチレータ素子に相当し、ＰＭＴ３３は、この発明における光電変換手段に相当する。
以上をまとめると、図２に示すγ線検出器３は、γ線の入射により蛍光する複数のシンチレータブロック３１と、各シンチレータブロック３１からの光を光電変換することでγ線を検出するＰＭＴ３３とを備えている。また、図２に示すγ線検出器３は、各々のシンチレータブロック３１をγ線の深さ方向に積層（図２では４層に積層）して構成されたＤＯＩ検出器である。
なお、同時計数回路１０で同時計数するときには、上述したように各γ線検出器３から同時計数回路１０までの信号チャンネルでの信号の時間遅れが生じて同時計数が正確に行えない。そこで、被検体Ｍを用いた核医学診断よりも前に予め外部線源あるいはファントムを用いて得られた補正用データを、図３に示すように検出器信号処理部９および同時計数回路１０を介して、データ収集・制御部１１に送り込んで、データ収集・制御部１１がデータ収集を行う。そして、その収集された補正用データを検出器信号処理部９のタイミング補正テーブル９ｂに帰還制御（フィードバック制御）することで、データ収集・制御部１１はタイミング補正を行う。
通常の被検体Ｍを用いた核医学診断での撮像では、放射性薬剤が投与された被検体Ｍから発生したγ線をγ線検出器３が検出して、検出器信号処理部９、同時計数回路１０を経て、データ収集・制御部１１を介して、タイミング補正されることなく、再構成処理部１２に送り込む。一方、外部線源あるいはファントムを用いたデータ収集では、外部線源あるいはファントムからのγ線をγ線検出器３が検出して、検出器信号処理部９、同時計数回路１０を経て、データ収集・制御部１１に送り込んで、データ収集・制御部１１が検出器信号処理部９のタイミング補正テーブル９ｂにフィードバック制御してタイミング補正を行って、各々の同時計数回路１０での遅延量を調整する。
検出器信号処理部９は、γ線検出器３のＰＭＴ３３から出力された電気信号に基づいて、γ線入射タイミングを表す信号（以下、「タイムスタンプ」とも呼ぶ）を作成するタイミング信号作成回路９ａと、上述のタイミング補正テーブル９ｂとを備えている。上述したように、各々のγ線検出器３はリング状に配置されており、各γ線検出器３は検出器信号処理部９のタイミング信号作成回路９ａに接続されている（図３では、タイミング信号作成回路９ａを２つのみ図示）。タイミング信号作成回路９ａはタイミング補正テーブル９ｂに接続され、タイミング補正テーブル９ｂは同時計数回路１０に接続されている。同時計数回路１０に接続されたデータ収集・制御部１１をタイミング補正テーブル９ｂに接続することで、データ収集・制御部１１はタイミング補正テーブル９ｂにフィードバック制御する。
次に、タイミング補正について、図４〜図８を参照して説明する。図４は、一連のタイミング補正方法の流れを示すフローチャートであり、図５は、外部線源あるいはファントムを設置したときのγ線検出器の正面図であり、図６は、時間差ヒストグラムの説明図であり、図７は、基準検出器と補正対象検出器との切り替えの一実施態様を示す正面図であり、図８は、図７とは別の実施態様で、基準検出器と補正対象検出器との切り替えの一実施態様を示す正面図である。
（ステップＳ１）補正用データの測定
図５（ａ）に示すように、放射性薬剤、すなわち放射性同位元素（ＲＩ）と同種の放射線（本実施例１ではγ線）を照射する外部線源ＲＩをＰＥＴ装置の視野内に設置する。好ましくは、外部線源ＲＩを視野内の中央領域に設置することで、約１８０°対向した２つのγ線検出器３が外部線源ＲＩからの放射線をほぼ同時に検出することができ、各γ線検出器３から同時計数回路１０までの信号チャンネルでの信号の時間遅れのみがタイミング補正の対象となる。したがって、タイミング補正を行うのみでγ線が同時計数回路１０に到達するタイミングを一致させることができる。なお、外部線源ＲＩ以外にも、図５（ｂ）に示すように、放射性薬剤と同種の放射線を内部から照射するファントムＰｈをＰＥＴ装置の視野内に設置してもよい。ファントムＰｈを設置する場合においても、好ましくは視野内の中央領域に設置する。外部線源ＲＩは、この発明における外部線源に相当し、ファントムＰｈは、この発明におけるファントムに相当する。
外部線源ＲＩまたはファントムＰｈからの放射線をγ線検出器３が検出して補正用データとして取得し、検出器信号処理部９を介して同時計数回路１０に送り込む。図５に示すように全てのγ線検出器３で補正用データを測定して取得する。
（ステップＳ２）時間差ヒストグラムの作成
ステップＳ１で測定された補正用データに基づいて、放射線を同時計数する各γ線検出器３の対ごとに時間差ヒストグラムを作成する。図６に示すように、時間差ヒストグラムは、各γ線検出器３の対ごとにタイムスタンプの差分（すなわち時間差）（図６では「Difference Time」で表記）を横軸にとり、計数値（図６では「Event Counts」で表記）を縦軸にとったときの時間差変化に対する計数値分布である。
外部線源ＲＩやファントムＰｈを視野の中央領域に設置すると、時間差ヒストグラムは、図６（ａ）に示すように“０”を中心とした度数分布として得られる。しかし、時間遅れによるズレがある場合には、時間差ヒストグラムは、図６（ｂ）の実線に示すように左右にシフトする。そこで、時間差ヒストグラムを、図６（ｂ）の実線から点線に示す“０”を中心とした度数分布に戻すようなシフト量を補正量と考える。
（ステップＳ３）基準検出器・補正対象検出器の設定
次に、基準検出器と補正対象検出器とをそれぞれ設定する。図７（ａ）に示すように、１つのγ線検出器３を基準として設定し、その基準として設定されたγ線検出器３（図７（ａ）の黒塗りを参照）を基準検出器Ｓとする。この基準検出器Ｓから見たＰＥＴ装置の視野内になるそれぞれのγ線検出器３対を補正対象として設定し、その補正対象として設定されたγ線検出器３を補正対象検出器Ｃとする。
この補正対象検出器Ｃのうち、基準検出器Ｓに対して約１８０°対向したγ線検出器３を選択する。基準検出器Ｓを「１」番目のγ線検出器３として、時計回りに連番を付すると、図７に示すように全部で１２０個のγ線検出器３の場合には「６１」番目のγ線検出器３が、基準検出器Ｓに１８０°対向したγ線検出器３となる。なお、全部で奇数個のγ線検出器の場合には１８０°対向したγ線検出器３が選択できないので、約１８０°対向したγ線検出器３を選択すればよい。基準検出器Ｓに対して約１８０°対向したγ線検出器３（図７（ａ）の灰色を参照）を対向検出器Ｏとする
このように同時計数する対象のγ線検出器３を２つ選択する場合に、図７に示す実施態様では、「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）とを選択する。当該選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）とに関する時間差ヒストグラムを基準とする。この基準とした時間差ヒストグラムを、図６（ａ）に示すように“０”を中心とした度数分布とする。したがって、基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差を“０”として、この時間差“０”を基準値とする。
（ステップＳ４）補正対象となる時間差ヒストグラムの抽出
ステップＳ３で選択された基準検出器Ｓおよび対向検出器Ｏからなる２つのγ線検出器３のうち、一方のγ線検出器３として基準検出器Ｓを選択するとともに、他方のγ線検出器３である対向検出器Ｏとは別の補正対象検出器Ｃを選択する。つまり、対向検出器Ｏ以外の補正対象検出器Ｃと基準検出器Ｓとをそれぞれ選択して、補正対象となる時間差ヒストグラムを抽出する。図７（ａ）に示す場合には、ステップＳ３において「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）も含めて補正対象検出器Ｃは「４９」番目〜「７３」番目の合計２５個のγ線検出器３であって、「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）以外の「４９」番目〜「６０」番目および「６２」番目〜「７３」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムとして抽出する。
（ステップＳ５）補正量の算出
対向検出器Ｏ以外の補正対象検出器Ｃと基準検出器Ｓとに関する時間差ヒストグラムは、基準とした時間差ヒストグラムに対してズレが生じ、上述したように図６（ｂ）の実線に示すように左右にシフトする。そこで、ステップＳ４において今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを、図６（ｂ）の実線から点線に示す“０”を中心とした度数分布に戻すようなシフト量を補正量としてデータ収集・制御部１１は求める。
（ステップＳ６）全ての検出器の補正量の算出完了？
全てのγ線検出器３の補正量の算出が完了したか否かを判定する。完了していない場合には、ステップＳ７に進み、完了した場合には、ステップＳ８に進む。
（ステップＳ７）補正量の適用
ステップＳ５で求められた補正量を適用して、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを補正量の分だけ“０”を中心とした度数分布に戻すようにシフトさせて、当該時間差ヒストグラムをそれぞれ補正する。つまり、基準値である時間差“０”に基づいて当該時間差ヒストグラムをそれぞれ補正する。図７（ａ）に示す場合には、「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「４９」番目〜「６０」番目および「６２」番目〜「７３」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、過去に選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）とに関する時間差ヒストグラムに基づいて補正する。
ステップＳ７で補正量を適用して補正を行ったら、ステップＳ３に戻って、ステップＳ７で補正された２つのγ線検出器３を新たに基準とする作業を行う。例えば、図７（ａ）に示す場合には、補正された「４９」番目〜「６０」番目および「６２」番目〜「７３」番目の各々の補正対象検出器Ｃのうち、補正対象検出器Ｃの両端にある「４９」番目および「７３」番目のγ線検出器３（図７（ａ）の斜線を参照）を新たに基準とする。
そして、ステップＳ３で、図７（ｂ）に示すように、「４９」番目のγ線検出器３および「７３」番目のγ線検出器３（図７（ｂ）の黒塗りを参照）を基準検出器Ｓとする。図７（ａ）と同様に、各々の基準検出器Ｓから見たＰＥＴ装置の視野内になるそれぞれのγ線検出器３対を補正対象として設定し、その補正対象として設定されたγ線検出器３を補正対象検出器Ｃとする。ここでは、補正対象検出器Ｃは、「４９」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「９７」番目〜「１２０」番目の合計２４個のγ線検出器３であって、「７３」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「２」番目〜「２５」番目の合計２４個のγ線検出器３である。
「４９」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「１０９」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）（図７（ｂ）の灰色を参照）とを選択するとともに、「７３」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「１３」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）（図７（ｂ）の灰色を参照）とを選択する。
図７（ａ）と同様に、ステップＳ４で「４９」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「１０９」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）以外の「９７」番目〜「１０８」番目および「１１０」番目〜「１２０」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムとして抽出する。また、ステップＳ４で「７３」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「１３」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）以外の「２」番目〜「１２」番目および「１４」番目〜「２５」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムとして抽出する。
図７（ａ）と同様に、ステップＳ５で補正量を求め、ステップＳ６で補正量の算出完了の判定を行い、完了していない場合には、ステップＳ７に進む。そして、ステップＳ７で補正量を適用して補正を行い、ステップＳ３に戻って、ステップＳ７で補正された２つのγ線検出器３を新たに基準とする作業を行う。例えば、図７（ｂ）に示す場合には、補正された各々の補正対象検出器Ｃのうち、補正対象検出器Ｃの合計４つの両端（図７（ｂ）の斜線を参照）のうちの下側にある「２５」番目および「９７」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
そして、ステップＳ３で、図７（ｃ）に示すように、「２５」番目のγ線検出器３および「９７」番目のγ線検出器３（図７（ｃ）の黒塗りを参照）を基準検出器Ｓとする。各々の基準検出器Ｓから見たＰＥＴ装置の視野内になるそれぞれのγ線検出器３対を補正対象として設定し、その補正対象として設定されたγ線検出器３を補正対象検出器Ｃとする。ここでは、補正対象検出器Ｃは、「２５」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「７４」番目〜「９６」番目の合計２３個のγ線検出器３であって、「９７」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「２６」番目〜「４８」番目の合計２３個のγ線検出器３である。
「２５」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「８５」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）（図７（ｃ）の灰色を参照）とを選択するとともに、「９７」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「３７」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）（図７（ｃ）の灰色を参照）とを選択する。
ステップＳ４で「２５」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「８５」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）以外の「７４」番目〜「８４」番目および「８６」番目〜「９６」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムとして抽出する。また、ステップＳ４で「９７」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、「３７」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）以外の「２６」番目〜「３６」番目および「３８」番目〜「４８」番目の各々の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムとして抽出する。
ステップＳ５で補正量を求め、ステップＳ６で補正量の算出完了の判定を行い、完了していない場合には、ステップＳ７に進む。そして、ステップＳ７で補正量を適用して補正を行い、ステップＳ３に戻る。この３回目のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３〜Ｓ５の繰り返しループにより、「１」番目から「１２０」番目までの全てのγ線検出器３の補正量の算出が完了し、ステップＳ６において完了したと判断する。そして、ステップＳ８に進む。上述したこれらのステップＳ３〜Ｓ６は、この発明におけるヒストグラム補正工程に相当する。
（ステップＳ８）タイミング補正テーブルの設定
これらのステップＳ３〜Ｓ６（図７の実施形態の場合には３回の繰り返しループ）で求められた補正量を、データ収集・制御部１１から検出器信号処理部９のタイミング補正テーブル９ｂに書き込むことで、タイミング補正テーブルを設定する。この設定された補正量を、通常の被検体Ｍを用いた核医学診断での撮像に適用することで、タイミング調整を高精度に行うことが可能となり、上述の撮像を行うときに画質の優れた画像を取得することができる。
図７の実施形態では、全部で１２０個のγ線検出器３の場合であったが、γ線検出器の数については特に限定されない。例えば、全部で８８個のγ線検出器３のときの基準検出器Ｓ・補正対象検出器Ｏの設定について概略を述べると、１回目のループでは、補正対象検出器Ｃは、「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「３６」番目〜「５４」番目（対向検出器Ｏは「４５」番目）の合計１９個のγ線検出器３である。補正を行った後に補正対象検出器Ｃの両端にある「３６」番目および「５４」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
２回目のループでは、補正対象検出器Ｃは、「３６」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「７１」番目〜「８８」番目（対向検出器Ｏは「８０」番目）の合計１８個のγ線検出器３であって、「５４」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「２」番目〜「１９」番目（対向検出器Ｏは「１０」番目）である。補正を行った後に補正対象検出器Ｃの合計４つの両端のうちの下側にある「１９」番目および「７１」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
３回目のループでは、補正対象検出器Ｃは、「１９」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「５５」番目〜「７０」番目（対向検出器Ｏは「６３」番目）の合計１６個のγ線検出器３であって、「７１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「２０」番目〜「３５」番目（対向検出器Ｏは「２７」番目）である。
このように、全部で８８個のγ線検出器３においても、３回目のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３〜Ｓ５の繰り返しループにより、「１」番目から「８８」番目までの全てのγ線検出器３の補正量の算出が完了する。
また図７の実施形態では、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３〜Ｓ５のループ回数は３回であったが、ループ回数についても特に限定されない。例えば、図８の実施形態における基準検出器Ｓ・補正対象検出器Ｏの設定について概略を述べると、１回目のループでは、図８（ａ）に示すように「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）を選択し、対向検出器Ｏに隣接した両隣の「６０」番目および「６２」番目のγ線検出器３を補正対象検出器Ｃとする。
そして、当該選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）とに関する時間差ヒストグラムを基準とする。当該選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓおよび「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）からなる２つのγ線検出器３のうち、一方のγ線検出器３として基準検出器Ｓを選択するとともに、他方のγ線検出器３である対向検出器Ｏとは別の上述の「６０」番目および「６２」番目の補正対象検出器Ｃを選択する。
過去に選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目のγ線検出器３（対向検出器Ｏ）とに関する時間差ヒストグラムに基づいて、今回で選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと「６０」番目の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを補正するとともに、同じく今回で選択された「１」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓと「６２」番目の補正対象検出器Ｃとに関する時間差ヒストグラムを補正する。補正を行った後に補正対象検出器Ｃの「６０」番目のγ線検出器３および「６２」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
２回目のループでは、図８（ｂ）に示すように、補正対象検出器Ｃは、「６０」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「１２０」番目の対向検出器Ｏに隣接した「１１９」番目のγ線検出器３であって、「６２」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「２」番目の対向検出器Ｏの隣接した「３」番目のγ線検出器３である。なお、「１２０」番目の対向検出器Ｏに隣接し、「２」番目の対向検出器Ｏの隣接した「１」番目のγ線検出器３については既に選択されているので除外する。補正を行った後に補正対象検出器Ｃの「３」番目および「１１９」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
３回目のループでは、図８（ｃ）に示すように、補正対象検出器Ｃは、「３」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「６３」番目の対向検出器Ｏに隣接した「６４」番目のγ線検出器３であって、「１１９」番目のγ線検出器３である基準検出器Ｓに対しては「５９」番目の対向検出器Ｏに隣接した「５８」番目のγ線検出器３である。なお、「５９」番目の対向検出器Ｏに隣接した「６０」番目のγ線検出器３、および「６３」番目の対向検出器Ｏに隣接した「６２」番目のγ線検出器３については既に選択されているので除外する。補正を行った後に補正対象検出器Ｃの「５８」番目および「６４」番目のγ線検出器３を新たに基準とする。
以下、「１」番目から「１２０」番目までの全てのγ線検出器３の補正量の算出が完了するまで、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３〜Ｓ５の繰り返しループを行う。
なお、図４に示す一連のタイミング補正については、各チャンネルの時間遅れの経年変化に応じて定期的に行うのが好ましい。さらに、補正テーブルをファイル化して、データ収集・制御部１１の記憶媒体あるいは上述のメモリ部８に書き込んで記憶し、ＰＥＴ装置の電源をオフして再度オンにして立ち上げるときに、記憶媒体あるいはメモリ部８から読み出してタイミング補正テーブル９ｂに再度書き込むようにするのが好ましい。
上述の構成を備えた本実施例１に係るＰＥＴ装置およびタイミング補正方法によれば、放射線（本実施例１ではγ線）を同時計数する各γ線検出器３の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、データ収集・制御部１１は、以下の補正演算をステップＳ３〜Ｓ６では行う。すなわち、同時計数する対象のγ線検出器３を２つ選択して（図７（ａ）の場合には、「１」番目の基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目の対向検出器Ｏ）、当該選択された２つのγ線検出器３のうち、一方の検出器である基準検出器Ｓを選択するとともに、他方の対向検出器Ｏとは別のγ線検出器３（図７（ａ）の場合には、「４９」番目〜「６０」番目および「６２」番目〜「７３」番目の補正対象検出器Ｃ）を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つのγ線検出器３（図７（ａ）の場合には、「１」番目の基準検出器Ｓと、それに１８０°対向した「６１」番目の対向検出器Ｏ）に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う（図４のステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３〜Ｓ５の繰り返しループを参照）。
このように、過去に選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つのγ線検出器３に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うことで、例えば上述した特許文献２のように複数の検出器のタイミング値を平均した場合よりも、最適な時間差ヒストグラムを求める際に収束性がよい。したがって、測定や演算を多数繰り返さずに最適な時間差ヒストグラムを求めることができる。
また、上述の繰り返し補正された各γ線検出器３の対ごとの時間差ヒストグラムに基づいて、同時計数回路１０は放射線（本実施例１ではγ線）を同時計数するので、正確に同時計数することができる。その結果、測定や演算を多数繰り返さずに、かつ正確に同時計数やタイミング補正を行うことができる。
本実施例１では、上述の基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差を基準値とし、上述の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正している。時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間的な箇所は、同時計数が最も起こりうるタイミングである。したがって、そのタイミングである基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することで、そのタイミングで揃えることができる。
本実施例１では、複数のシンチレータ素子（シンチレータブロック３１）からなるシンチレータ素子群（すなわち検出器単位）ごとに補正を行っている。また、本実施例１のγ線検出器３は、各々のシンチレータブロック３１をγ線の深さ方向に積層して構成されたＤＯＩ検出器である。本実施例１のようにこの発明をＤＯＩ検出器に適用することで、例えば上述の特許文献４のように相互作用を起こした深さ方向などの座標情報に対応する検出時刻補正情報が必要な場合に、検出時刻補正情報を求めることができる。すなわち、図４に示す一連のタイミング補正を行った後に、深さ方向の光源位置を重心演算により特定して、深さ方向などの座標情報に対応する検出時刻補正情報を求める。
本実施例１では、放射性薬剤と同種の放射線を照射する外部線源ＲＩ、または放射性薬剤と同種の放射線を内部から照射するファントムＰｈを備え、上述の時間差ヒストグラムを外部線源ＲＩまたはファントムＰｈからの放射線に基づいて取得している。
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図９は、基準シンチレータ素子単位と補正対象シンチレータ素子単位との切り替えの一実施態様を示す正面図である。後述する実施例３、４も含めて、本実施例２に係るＰＥＴ装置は、図１に示すブロック図である。また、上述した実施例１と共通する箇所については同じ符号を付して、その説明を省略する。
上述した実施例１では、複数のシンチレータ素子（シンチレータブロック３１）からなるシンチレータ素子群（すなわち検出器単位）ごとに補正を行っているが、後述する実施例３も含めて、本実施例２では、下記のように１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位ごとに補正を行って、精度をより向上させている。なお、図９ではシンチレータブロック３１のみを図示し、その他の構造（ライトガイド３２やＰＭＴ３３）については図示を省略する。
同時計数するγ線検出器の基準シンチレータ素子単位と補正対象シンチレータ素子単位とをそれぞれ設定する。図９（ａ）に示すように、あるγ線検出器の１つのシンチレータブロック３１を基準として設定し、その基準として設定された１つのシンチレータブロック３１を基準シンチレータ素子単位Ｓとする。基準シンチレータ素子単位Ｓとは別のγ線検出器の１つのシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。具体的なタイミング補正については、実施例１の検出器単位から、実施例２ではシンチレータ素子単位に変更されたのを除けば、同じ手法であるので、その説明を省略する。
補正後の補正対象シンチレータ素子単位Ｃを新たに基準として、図９（ｂ）に示すように、基準シンチレータ素子単位Ｓとする。基準シンチレータ素子単位Ｓとは別のγ線検出器の１つのシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。
そして、補正後の補正対象シンチレータ素子単位Ｃを新たに基準として、図９（ｃ）に示すように、基準シンチレータ素子単位Ｓとする。基準シンチレータ素子単位Ｓとは別のγ線検出器の１つのシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。このように、他の検出器のシンチレータ素子単位においても、タイミング補正を同様に行う。
上述の構成を備えた本実施例２に係るＰＥＴ装置およびタイミング補正方法によれば、同時計数する対象のγ線検出器のシンチレータ素子単位を２つ選択して、当該選択された２つのシンチレータ素子単位のうち、一方のγ線検出器のシンチレータ素子単位（図９の場合には基準シンチレータ素子単位Ｓ）を選択するとともに、他方のγ線検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位（図９の場合には補正対象シンチレータ素子単位Ｃ）を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つのγ線検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つのγ線検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正された２つのγ線検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。このようにシンチレータ素子単位ごとに補正を行うので、上述した実施例１のように検出器単位ごとに補正を行うときと比較して精度をより向上させることができる。
次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。図１０は、基準シンチレータ素子群と補正対象シンチレータ素子単位との切り替えの一実施態様を示す正面図である。後述する実施例４も含めて、本実施例３に係るＰＥＴ装置は、図１に示すブロック図である。また、上述した実施例１、２と共通する箇所については同じ符号を付して、その説明を省略する。
上述した実施例１では、複数のシンチレータ素子（シンチレータブロック３１）からなるシンチレータ素子群（すなわち検出器単位）ごとに補正を行っているが、上述した実施例２と同様に、本実施例３では、下記のように１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位ごとに補正を行って、精度をより向上させている。なお、実施例２の図９と同様に図１０ではシンチレータブロック３１のみを図示し、その他の構造（ライトガイド３２やＰＭＴ３３）については図示を省略する。
同時計数するγ線検出器の基準シンチレータ素子群と補正対象シンチレータ素子単位とをそれぞれ設定する。図１０（ａ）に示すように、あるγ線検出器の複数のシンチレータブロック３１を基準として設定し、その基準として設定された複数のシンチレータブロック３１を基準シンチレータ素子群Ｓとする。基準シンチレータ素子群Ｓとは別のγ線検出器の１つのシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。具体的なタイミング補正については、実施例１の検出器単位から、実施例３ではシンチレータ素子単位に変更されたのを除けば、同じ手法であるので、その説明を省略する。
補正対象シンチレータ素子単位Ｃが属するγ線検出器において、全てのシンチレータ素子単位の補正量の算出が完了するまでは、図１０（ｂ）に示すように、先に選択された基準シンチレータ素子群Ｓを基準とする。図１０（ａ）に示す補正対象シンチレータ素子単位Ｃとは別のシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。
補正対象シンチレータ素子単位Ｃが属するγ線検出器において、全てのシンチレータ素子単位の補正量の算出が完了したら、補正後の補正対象シンチレータ素子単位Ｃの全個数を１つにまとめて新たに基準として、図１０（ｃ）に示すように、基準シンチレータ素子群Ｓとする。基準シンチレータ素子単位Ｓとは別のγ線検出器（図９では、図９（ａ）および図９（ｂ）での基準シンチレータ素子群Ｓのγ線検出器に隣接するγ線検出器）の１つのシンチレータブロック３１を補正対象として設定し、その補正対象として設定された１つのシンチレータブロック３１を補正対象シンチレータ素子単位Ｃとする。このように、他の検出器のシンチレータ素子単位においても、タイミング補正を同様に行う。
上述の構成を備えた本実施例３に係るＰＥＴ装置およびタイミング補正方法によれば、同時計数する対象のγ線検出器のうち、一方のγ線検出器のシンチレータ素子群（図１０の場合には基準シンチレータ素子群Ｓ）と他方のγ線検出器のシンチレータ素子単位（図１０の場合には補正対象シンチレータ素子単位Ｃ）とを選択して、当該選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とのうち、当該シンチレータ素子群を選択するとともに、他方のγ線検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを補正する。そして、当該補正されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う。このようにシンチレータ素子群およびシンチレータ素子単位ごとに補正を行うので、上述した実施例１のように検出器単位ごとに補正を行うときと比較して精度をより向上させることができる。また、上述した実施例２のようにシンチレータ素子単位ごとに補正を行うときと比較して演算時間や負担を軽減させることができる。
次に、図面を参照してこの発明の実施例４を説明する。図１１は、自己放射能を持つシンチレータ素子のときの時間差ヒストグラムの説明図である。本実施例４に係るＰＥＴ装置は、図１に示すブロック図である。また、上述した実施例１〜３と共通する箇所については同じ符号を付して、その説明を省略する。
上述した実施例１と相違して、本実施例４では、シンチレータブロックは、Ｌｕ−１７６などに代表される自己放射能（複数の放射線を同時に放出する元素）あるいは自己放射能が添加された物質（例えばＬｕを含むＬＹＳＯ）で構成されている。すなわち、シンチレータブロックは、自己放射能を持つシンチレータ素子であって、検出器は、自己放射能を持つシンチレータ素子を備えている。なお、自己放射能が添加された物質からなる薄膜状のテープを、自己放射能を持たない結晶素子（例えばＧＳＯ）に貼り付けてシンチレータブロックを構成してもよいし、自己放射能が添加された物質からなる塗布剤を、自己放射能を持たない結晶素子に貼り付けてシンチレータブロックを構成してもよい。
自己放射能を持つシンチレータ素子は、αまたはβ−崩壊を起こし、そのαまたはβ−崩壊に伴ったγ線を放出する核種を含んでいる。図１１では、時間差ヒストグラムを自己放射能からの放射線（ここではγ線）に基づいて取得している。
上述の実施例１の図６と同様に、図１１に示すように、時間差ヒストグラムは、各検出器３の対ごとにタイムスタンプの差分（すなわち時間差）（図１１では「Difference Time」で表記）を横軸にとり、計数値（図１１では「Event Counts」で表記）を縦軸にとったときの時間差変化に対する計数値分布である。
自己放射能を持つシンチレータ素子のときには、時間差ヒストグラムは、図１１（ａ）に示すように総計数値が最大となる時間的な箇所および総計数値が二番目に大きい時間的な箇所とが現れる。したがって、本実施例４では、基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差と、総計数値が二番目に大きい時間差との中間値にある時間差を基準値とする。この基準値を“０”とする。補正の対象となる時間差ヒストグラムは、基準とした時間差ヒストグラムに対してズレが生じ、図１１（ｂ）の実線に示すように左右にシフトする。そこで、補正の対象となる時間差ヒストグラムを、図１１（ｂ）の実線から点線に示す“０”を基準値に戻すようなシフト量を補正量として求める。そして、この補正量を適用することで、時間差ヒストグラムを補正する。
上述の構成を備えた本実施例４に係るＰＥＴ装置およびタイミング補正方法によれば、基準とした時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差と、総計数値が二番目に大きい時間差との中間値にある時間差を基準値とし、上述の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正している。
本実施例４のように、自己放射能を持つシンチレータ素子を検出器が備えた場合に、一方の検出器のシンチレータ素子の自己放射能からの放射線を他方の検出器のシンチレータ素子が最も多く検出したタイミング、および他方の検出器のシンチレータ素子の自己放射能からの放射線を一方の検出器のシンチレータ素子が最も多く検出したタイミングが、総計数値が最大となる時間的な箇所、あるいは総計数値が二番目に大きい時間的な箇所である。このことから、これらのタイミングである２つの時間差の中間値は、同時計数が最も起こりうるタイミングである。したがって、そのタイミングである中間値の基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することで、そのタイミングで揃えることができる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した各実施例では、ポジトロンＣＴ装置（ＰＥＴ装置）単独であったが、ＰＥＴ装置とＣＴ装置とを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置にも適用することができる。
（２）上述した各実施例では、放射線としてγ線を例に採って説明したが、α線やβ線などであってもよい。特に、実施例４のように自己放射能を持つシンチレータ素子を検出器が備えた場合には、αまたはβ−崩壊を起こしたシンチレータ素子の検出器自身でα線またはβ線を検出する場合においても時間差ヒストグラムを用いればよい。
（３）上述した各実施例では、ＤＯＩ検出器であったが、深さ方向を弁別しない検出器にこの発明は適用することもできる。単数のシンチレータ素子を備えた構造の検出器にこの発明は適用することもできる。
（４）上述した各実施例では、リング状に配置された検出器に適用したが、リング状に設置されずに単に複数の検出器を備えた場合においても、この発明は適用することができる。

Claims (15)

  1. 被検体内に投与されたポジトロン放射性薬剤から放出される放射線を検出する複数の検出器を備えたポジトロンＣＴ装置であって、
    放射線を同時計数する各検出器の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行う演算手段と、
    前記演算手段で繰り返し補正された各検出器の対ごとの前記時間差ヒストグラムに基づいて、放射線を同時計数する同時計数回路と
    を備えることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  2. 請求項１に記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記基準とした前記時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差を基準値とし、
    前記演算手段は、前記基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  3. 請求項１に記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記基準とした前記時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差と、総計数値が二番目に大きい時間差との中間値にある時間差を基準値とし、
    前記演算手段は、前記基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記検出器は、
    放射線の入射により蛍光する複数のシンチレータ素子と、
    各シンチレータ素子からの光を光電変換することで放射線を検出する光電変換手段と
    を備え、
    放射線を同時計数する各検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位の対ごとの前記時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器のシンチレータ素子単位を２つ選択して、当該選択された２つのシンチレータ素子単位のうち、一方の検出器のシンチレータ素子単位を選択するとともに、他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を前記演算手段は繰り返し行い、
    前記演算手段で繰り返し補正された各検出器のシンチレータ素子単位の対ごとの前記時間差ヒストグラムに基づいて、前記同時計数回路は放射線を同時計数することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記検出器は、
    放射線の入射により蛍光する複数のシンチレータ素子と、
    各シンチレータ素子からの光を光電変換することで放射線を検出する光電変換手段と
    を備え、
    放射線を同時計数する各検出器のうち、一方の検出器の複数のシンチレータ素子からなるシンチレータ素子群と他方の検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位との対ごとの前記時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器のうち、一方の検出器のシンチレータ素子群と他方の検出器のシンチレータ素子単位とを選択して、当該選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とのうち、当該シンチレータ素子群を選択するとともに、前記他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を前記演算手段は繰り返し行い、
    前記演算手段で繰り返し補正されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位との対ごとの前記時間差ヒストグラムに基づいて、前記同時計数回路は放射線を同時計数することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記検出器は、
    放射線の入射により蛍光する複数のシンチレータ素子と、
    各シンチレータ素子からの光を光電変換することで放射線を検出する光電変換手段と
    を備え、
    前記検出器は、各々の前記シンチレータ素子を放射線の深さ方向に積層して構成されたＤＯＩ検出器であることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記放射性薬剤と同種の放射線を照射する外部線源、または前記放射性薬剤と同種の放射線を内部から照射するファントムを備え、
    前記時間差ヒストグラムを前記外部線源または前記ファントムからの放射線に基づいて取得することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のポジトロンＣＴ装置において、
    前記検出器は、自己放射能を持つシンチレータ素子を備え、
    前記時間差ヒストグラムを前記自己放射能からの放射線に基づいて取得することを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
  9. 被検体内に投与されたポジトロン放射性薬剤から放出される放射線を同時計数するために用いられるタイミング補正方法であって、
    放射線を同時計数する各検出器の対ごとの時間差変化に対する計数値分布を表す時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器を２つ選択して、当該選択された２つの検出器のうち、一方の検出器を選択するとともに、他方の検出器とは別の検出器を選択し、その選択を繰り返し行った際に、過去に選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うヒストグラム補正工程
    を備えることを特徴とするタイミング補正方法。
  10. 請求項９に記載のタイミング補正方法において、
    前記基準とした前記時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差を基準値とし、
    前記ヒストグラム補正工程では、前記基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することを特徴とするタイミング補正方法。
  11. 請求項９に記載のタイミング補正方法において、
    前記基準とした前記時間差ヒストグラムにおける総計数値が最大となる時間差と、総計数値が二番目に大きい時間差との中間値にある時間差を基準値とし、
    前記ヒストグラム補正工程では、前記基準値に基づいて時間差ヒストグラムの時間差を補正することを特徴とするタイミング補正方法。
  12. 請求項９から請求項１１のいずれかに記載のタイミング補正方法において、
    放射線を同時計数する各検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位の対ごとの前記時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器のシンチレータ素子単位を２つ選択して、当該選択された２つのシンチレータ素子単位のうち、一方の検出器のシンチレータ素子単位を選択するとともに、他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、前記ヒストグラム補正工程では、過去に選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正された２つの検出器のシンチレータ素子単位に関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うことで、タイミング補正を行うことを特徴とするタイミング補正方法。
  13. 請求項９から請求項１１のいずれかに記載のタイミング補正方法において、
    放射線を同時計数する各検出器のうち、一方の検出器の複数のシンチレータ素子からなるシンチレータ素子群と他方の検出器の１つのシンチレータ素子からなるシンチレータ素子単位との対ごとの前記時間差ヒストグラムに関して、同時計数する対象の検出器のうち、一方の検出器のシンチレータ素子群と他方の検出器のシンチレータ素子単位とを選択して、当該選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とのうち、当該シンチレータ素子群を選択するとともに、前記他方の検出器のシンチレータ素子単位とは別のシンチレータ素子単位を選択し、その選択を繰り返し行った際に、前記ヒストグラム補正工程では、過去に選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを基準として、当該基準に基づいて、今回で選択されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを補正し、当該補正されたシンチレータ素子群とシンチレータ素子単位とに関する時間差ヒストグラムを新たに基準とする作業を繰り返し行うことで、タイミング補正を行うことを特徴とするタイミング補正方法。
  14. 請求項９から請求項１３のいずれかに記載のタイミング補正方法において、
    前記時間差ヒストグラムは、前記放射性薬剤と同種の放射線を照射する外部線源、または前記放射性薬剤と同種の放射線を内部から照射するファントムからの放射線に基づいて取得されたデータであることを特徴とするタイミング補正方法。
  15. 請求項９から請求項１３のいずれかに記載のタイミング補正方法において、
    前記時間差ヒストグラムは、自己放射能からの放射線に基づいて取得されたデータであることを特徴とするタイミング補正方法。
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