KR100488212B1 - 방사선 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 X선 및 γ선을 사용한 피검체의 방사선 검사를 행할 수 있는 방사선 검사장치를 단순화하는 것이다.
방사선 검사장치(1)의 촬상장치(2)는 침대(16)가 삽입되는 구멍부(33)의 주위에 배치된 방사선 검출기(4A, 4B)를 구비한다. 방사선 검출기(4A)는 한 변이 5mm의 정방형으로 두께가 2mm의 GaAs로 구성된 검출부를 가진다. 방사선 검출기(4B)는 5mm 입방체의 CdTe로 구성된 검출부를 가진다. 방사선 검출기(4A)는 X선원(9)으로부터 방출되어 피검진자(34)를 투과한 X선를 검출하여 피검진자(34)로부터 방출된 γ선을 검출하지 않는다. 방사선 검출기(4B)는 상기의 X선 및 γ선을 검출한다. X선 신호처리장치(20)는 방사선 검출기(4A)로부터의 X선 촬상신호를 처리하여 그 강도정보를 출력한다. 신호변별장치(21)는 방사선 검출기(4B)로부터의 γ선 촬상신호를 처리하여 펄스신호를 출력한다.

Description

방사선 검사장치{RADIOGRAPHIC INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 방사선 검사장치에 관한 것으로, 특히 X선 CT, 양전자 방출형 CT [포지트론·에미션·컴퓨티드·토모그래피(Positron Emission Computed Tomography) ,이하 PET라 함] 및 단광자 방출형 CT[싱글·포튼·에미션·컴퓨티드·토모그래피(Single Photon Emission Computed Tomography), 이하 SPECT라 함] 등에 적용하기에 적합한 방사선 검사장치에 관한 것이다.
방사선을 이용한 검사기술은 피검체의 내부를 비파괴로 검사할 수 있다. 특히 인체를 피검체로 하는 방사선 검사로서는, X선 CT, PET 및 SPECT 등이 있다. 이들 기술은 모두 인체로부터 방출된 방사선의 적분값(비상방향)의 물리량을 계측하고, 그 적분값을 역투영함으로써 인체내의 각 복셀의 물리량을 계산하여 화상화한다. 이 화상화를 위해서는 방대한 데이터를 처리할 필요가 있다. 최근의 컴퓨터기술의 급속한 발달은 인체의 단층상을 고속·고정밀하게 제공할 수 있게 되었다.
X선 CT는 X선원으로부터 X선을 피검진자에게 조사하여 피검진자의 체내를 통과한 X선 강도를 측정하여 X선의 체내 통과율로부터 피검진자에 있어서의 단면의 형태정보를 화상화하는 즉, 피검진자의 단층상을 얻는다. 즉 피검진자의 체내를 통과한 X선 강도를 피검진자에 대하여 X선원의 반대측에 배치한 방사선 검출기에 의하여 측정하고, 측정된 X선 강도를 사용하여 X선원과 방사선 검출기와의 사이의 선감약계수를 구한다. X선원 및 방사선 검출기를 피검진자의 주위를 선회시켜 투과한 X선을 측정하기 위하여 체내에 있어서의 선감약계수의 분포가 구해진다. 이 선감약계수를 아이트리플이 트랜잭션 온 뉴클리어 사이언스(IEEE Transaction on Nuclear Science)NS-21권의 21페이지에 기재되어 있는 필터드백프로젝션법(Filtered Back Projection Method) 등을 사용하여 각 복셀의 선감약계수를 구하고, 그 값을 CT 값으로 변환한다. X선 CT에 흔히 사용되는 선원은 약 80keV 전후이다.
PET는 양전자 방출핵종(15O, 13N, 11C, 18F 등) 및 체내의 특정한 세포에 모이는 성질을 가지는 물질을 포함하는 방사성 약제(이하, PET용 약제)를 피검진자에게 투여하고, 그 PET용 약제가 체내의 어느 부위에서 많이 소비되고 있는지를 조사하는 방법이다. 방사성 약제의 일례로서 플루오로디옥시글루코스(2-[F-18] fluoro-2-deoxy-D-glucose, 18FDG)가 있다. 18FDG는 당대사에 의하여 종양조직에 고집적하기 때문에, 종양부위의 특정에 사용된다. 특정부분에 집적한 PET용 약제에 포함된 양전자 방출핵종으로부터 방출된 양전자가, 부근의 세포의 전자와 결합하여 소멸하여 511keV의 에너지를 가지는 1쌍의 γ선을 방사한다. 이들 γ선은 서로 대략 정반대의 방향(180°± 0.6°)으로 방사된다. 이 1쌍의 γ선을 방사선 검출기로 검지하면 어느 2개의 방사선 검출기의 사이에서 양전자가 방출되었는지를 알 수 있다. 이들 다수의 γ선쌍을 검지함으로써 PET용 약제를 많이 소비하는 장소를 알 수 있다. 예를 들면 18FDG는 상기한 바와 같이 당대사가 심한 암세포에 모이기 때문에, PET에 의하여 암 병소를 발견하는 것이 가능하다. 또한 얻어진 데이터는 상기한 필터드백프로젝션에 의하여 각 복셀의 방사선발생 밀도로 변환되어, γ선의 발생위치(방사선핵종이 집적하는 위치, 즉 암 세포의 위치)를 화상화하는 것에 공헌한다. PET에 사용되는 15O, 13N, 11C, 18F는 2분 내지 110분의 단반감기의 방사성 동위원소이다.
PET에 의한 검사에서는 PET 검사로 얻어진 데이터를, γ선원을 사용하여 촬상한 트랜스미션상의 데이터를 사용하여 보정한다. 트랜스미션상이란, 예를 들면 세슘(γ선원)을 사용하여 γ선을 조사하고, 피검진자의 체내를 투과한 γ선의 강도를 측정하여 체내에 있어서의 γ선의 감쇠율을 측정하는 방법이다. 얻어진 γ선 감쇠율을 사용하여 체내에서의 γ선 감쇠율을 추정하여 PET에서 얻어진 데이터를 보정함으로써 더욱 고정밀도의 PET상을 얻는 것이 가능하다.
SPECT는 단광자 방출핵종을 포함하는 방사성 약제(이하, SPECT용 약제라 함)를 피검진자에게 투여하여 핵종으로부터 방출되는 γ선을 방사선 검출기로 검출한다. SPECT에 의한 검사시에 흔히 사용되는 단광자 방출핵종으로부터 방출되는 γ선의 에너지는 수 100keV 전후이다. SPECT의 경우, 단일 γ선이 방출되기 때문에 방사선 검출기에 입사한 각도가 얻어지지 않는다. 따라서 콜리미터를 사용하여 특정한 각도로부터 입사하는 γ선만을 검출함으로써 각도정보를 얻고 있다. SPECT는 특정의 종양이나 분자에 집적하는 성질을 가지는 물질 및 단광자 방출핵종(99Tc, 67Ga, 201Tl 등)을 포함하는 SPECT용 약제를 피검진자에게 투여하여 SPECT용 약제로부터 발생하는 γ선을 검지하여 SPECT용 약제를 많이 소비하는 장소(예를 들면 암 세포가 존재하는 장소)를 특정하는 검사방법이다. SPECT의 경우도 얻어진 데이터는 필터드백프로젝션법 등의 방법에 의하여 각 복셀의 데이터로 변환한다. 또한 SPECT로도 트랜스미션상을 촬영하는 일이 가끔 있다. SPECT에 사용되는 99Tc, 67Ga, 201Tl은 PET에 사용되는 방사성 동위원소의 반감기보다도 길어 6시간 내지 3일이다.
상기한 바와 같이 PET 및 SPECT는 체내대사를 이용하여 기능화상을 얻기 위하여 방사성 약제가 집적한 부위를 콘트라스트 좋게 추출할 수 있으나, 주변 장기와의 위치관계를 파악할 수 없는 문제가 있다. 따라서 최근 X선 CT에 의하여 얻어진 단층상인 형태화상과, PET 또는 SPECT에 의하여 얻어진 단층상인 기능화상을 합성하여 더욱 고도의 진단을 행하는 기술이 주목받고 있다. 본 기술의 일례로서 일본국 특개평7-20245호 공보기재의 기술이 있다.
일본국 특개평7-20245호 공보기재의 방사선 검사장치는, X선 CT 검사장치와 PET 검사장치를 직렬로 설치하여 피검진자가 누워 있는 침대를 수평방향으로 이동시켜 양 검사장치를 사용하여 피검진자의 검사를 행한다. 이 경우, 2개의 검사를 행하는 시간간격이 짧고, 피검진자는 침대 위에서 거의 움직이지 않기 때문에 2개의 검사장치로 얻어진 촬상 데이터인 PET 데이터와 X선 CT 데이터의 대응관계을 알 수 있다. 그 대응관계의 정보를 사용하여 PET 데이터와 X선 CT 데이터를 합성하여 피검진자의 병소 위치의 특정을 행하고 있다.
일본국 특개평9-5441호 공보는, 침대를 겸용하여 X선 CT 검사장치와 SPECT 검사장치를 직렬로 배치한 방사선 검사장치를 기재하고 있다. 각 검사장치로 얻어진 촬상 데이터인 X선 CT 데이터와 SPECT 데이터를 합성하여 피검진자의 병소 위치의 특정을 행하고 있다.
상기의 각 공개공보에 기재된 방사선 검사장치에서는 언듯보면 2개의 촬상 데이터의 위치관계가 명확한 것 같이 생각되나, 피검체인 피검진자가 양 검사장치의 사이에서 움직일 가능성이 있다. 최근의 PET 검사장치의 분해능은 약 5mm이고, X선 CT 검사장치의 분해능은 그것보다도 약 1자리수 작아 약 0.5mm 이다. 그 때문에 양 검사장치의 사이에서 피검진자가 움직이거나, 피검진자의 각도가 변하면 양 검사장치로 얻어진 각 촬상 데이터의 대응관계가 불명료하게 된다. 그 결과 예를 들면 각각의 촬상 데이터를 화상 재구성한 후, 공통하여 각 상에 존재하는 특징영역을 추출하고, 그 특징영역의 위치관계로부터 각 화상의 위치관계를 구하여 위치맞춤을 행할 필요가 생긴다. 또 이들 방사선 검사장치는 방사선 검출기 등을 각각 가지는 2개의 촬상장치를 구비하고 있기 때문에 장치구성이 복잡하다.
본 발명의 목적은 장치구성이 단순화된 방사선 검사장치를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하는 본 발명의 특징은 촬상장치가, 침대가 삽입되는 구멍부의 주위에 배치되어 피검체로부터의 γ선을 실질적으로 검출하지 않고 X선을 검출하고, 또한 X선의 검출신호인 제 1 검출신호를 출력하는 복수의 제 1 방사선 검출기와, 구멍부의 주위에 배치되어 피검체로부터의 γ선 및 X선를 검출하고, 또한 제 1 검출신호 및 γ선의 검출신호인 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 제 2 방사선 검출기를 가지고 제 1 방사선 검출기로부터 출력되는 제 1 검출신호를 처리하는 제 1 신호처리장치와, 제 2 방사선 검출기로부터 출력되는 제 2 검출신호를 처리하는 제 2 신호처리장치를 가지는 것에 있다.
하나의 촬상장치에 형성되고, 또한 피검체가 삽입되는 공유하는 구멍부의 주위에 제 1 방사선 검출기 및 제 2 방사선 검출기를 배치하기 때문에 X선 및 γ선을 사용한 피검체의 방사선검사를 행할 수 있는 방사선 검사장치를 단순화할 수 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 다른 특징은 촬상장치가, 침대가 삽입되는 구멍부의 주위에 배치되어 피검체로부터의 γ선 및 X선을 검출하고, 또한 X선의 검출신호인 제 1 검출신호 및 γ선의 검출신호인 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 복수의 제 1 방사선 검출기와, 구멍부의 주위에 배치되어 피검체로부터의 γ선 및 X선를 검출하고, 또한 제 1 검출신호 및 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 제 2 방사선검출기를 가지고,
제 1 방사선 검출기로부터 출력된 제 1 검출신호를 처리하는 제 1 신호처리장치와, 제 2 방사선 검출기로부터 출력된 제 2 검출신호를 처리하는 제 2 신호처리장치를 가지는 것에 있다. 본 특징에 의해서도 상기의 작용효과를 얻을 수 있다.
(실시예 1)
본 발명의 적합한 일 실시예인 방사선 검사장치를, 도 1 및 도 2에 의거하여 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1)는 촬상장치(2), 피검진자 유지장치 (14), 신호처리장치(19) 및 단층상 작성장치(29)를 구비하고 있다. 피검진자 유지장치(14)는 지지부재(15) 및 지지부재(15)의 상단부에 위치하여 길이방향으로 이동 가능하게 지지부재(15)에 설치된 침대(16)를 가진다.
촬상장치(2)는 침대(16)의 길이방향에 대하여 직각의 방향에 설치되어 있고, 방사선 검출기(4A, 4B), X선원 둘레 방향 이동장치(7), 구동장치 제어장치(17) 및 X선원 제어장치(18)를 가진다. 지지부재(6)는 촬상장치(2)의 케이싱(도시 생략)내에 설치된다. 방사선 검출기(4A, 4B)는 지지부재(6)에 의하여 지지되어 상기 케이싱내에 배치된 고리형상 유지부(5)에 설치된다. 이들 방사선 검출기는 상기 케이싱에 형성된 구멍부(33)의 주위를 둘러 싸도록 고리형상으로 배치된다. 이들 방사선 검출기(합계 약 10000개)는, 구멍부(33)의 축방향에도 복수열 설치된다. 즉, 각각 복수개 존재하는 방사선 검출기(4A 및 4B)는, 구멍부(33)의 주위를 둘러 싸서 구멍부 (33)의 축방향으로 신장하는 고리형상 방사선 검출기군을 구성한다. 방사선 검출기 (4A 및 4B)는 반도체 방사선 검출기이다. 방사선 검출기(4A)는 한 변이 5mm의 정방형으로 두께가 1mm의 갈륨비소(GaAs)로 구성된 검출부를 가진다. 방사선 검출기 (4B)는 5mm 입방체의 카드뮴테루르(CdTe)로 구성된 검출부를 가진다. 방사선 검출기 (4B)의 검출부는 5mm 입방체의 GaAs 또는 5mm 입방체의 카드뮴테루르아연(CZT)으로 구성하여도 좋다. 방사선 검출기(4A, 4B)는 도 3에 모식적으로 나타내는 바와 같이 구멍부(33)의 둘레 방향 및 축방향으로 교대로 배치되어 있다. 이 때문에 구멍부 (33)의 축방향으로 배치되는 고리형상의 각 방사선 검출기열은 방사선 검출기(4A, 4B)를 포함하고 있다. 구동장치 제어장치(17) 및 X선원 제어장치(18)는 상기의 케이싱내에서 고리형상 유지부(5)의 외면에 설치된다. 또 피검진자 유지장치(14)를 촬상장치(2)의 상기 케이싱(도시 생략)에 연결하여도 좋다.
방사선 검출기(4A)는 검출부가 질량수가 작은 GaAs로 구성되고, 또한 두께가 1mm로 얇기 때문에 80keV의 X선과 비교하여 511keV의 γ선의 검출감도가 낮다. 바꾸어 말하면, X선과 비교하여 고에너지의 γ선이 방사선 검출기(4A)에 입사하여도 γ선은 방사선 검출기(4A)에서 검출되지 않아 방사선 검출기(4A)의 검출부를 무반응적으로 통과한다. 따라서 방사선 검출기(4A)는 X선을 선택적으로 검출한다. γ선은 방사선 검출기(4B)에서 검출된다. GaAs로 구성된 검출부에서도 두께가 5mm가 되면 γ선의 검출이 가능하게 된다.
X선원 둘레 방향 이동장치(7)는 X선원장치(8) 및 고리형상의 X선원장치 유지부 (13)를 구비한다. X선원장치 유지부(13)는 고리형상 유지부(5)의 한쪽 끝부에서 고리형상 유지부(5)의 외면에 설치된다. 고리형상의 가이드레일(12)이 X선원장치 유지부(13)의 한쪽 끝면에 설치된다. 가이드 레일(12) 및 X선원장치 유지부(13)는 구멍부(33)의 주위를 둘러 싼다. X선원장치(8)는 X선원(9), X선원 구동장치(10) 및 축방향 이동 아암(11)을 가진다. X선원 구동장치(10)는 구동장치 케이싱내에 도시되어 있지 않으나, 제 1 모터 및 감속기구를 가지는 동력 전달기구를 구비한다. 동력 전달기구는 제 1 모터의 회전축에 연결된다. 축방향 이동 아암(11)은 구동장치 케이싱에 설치되어 구멍부(33)내에 연장되어 있다. X선원(9)은 축방향 이동 아암 (11)에 설치된다. 축방향 이동 아암(11)은 구멍부(33)의 축방향으로 신축하여 X선원(9)을 구멍부(33)의 축방향으로 이동시킨다. 축방향 이동 아암(11)은 X선원 구동장치(10)에 설치된 제 2 모터(도시 생략)의 작동에 의하여 신축된다. X선원 구동장치(10)는 낙하하지 않도록, 또한 가이드 레일(12)을 따라 이동 가능하게 가이드 레일(12)에 설치된다. X선원 구동장치(10)는 도시 생략하였으나, 상기한 동력 전달기구로부터 회전력을 받는 피니언을 가진다. 이 피니언은 가이드 레일(12)에 설치된 랙과 맞물린다.
X선원(9)은 도시 생략하였으나, 공지의 X선관을 가진다. 이 X선관은 양극, 음극, 음극의 전류원, 및 양극과 음극 사이에 전압을 인가하는 전압원을 구비하고 있다. 음극은 텅스텐제의 필라멘트이다. 전류원으로부터 음극에 전류를 흘림으로써 필라멘트로부터 전자가 방출된다. 이 전자는 전압원으로부터 음극과 양극 사이에 인가되는 전압(80kV)에 의하여 가속되어, 타겟인 양극(W, Mo 등)에 충돌한다. 전자의 양극에의 충돌에 의하여 최대 80keV의 X선이 발생한다. 이 X선이 X선원(9)으로부터 방출된다.
신호처리장치(19)는 X선 신호처리장치(20), 신호변별장치(21) 및 동시계수장치(28)를 구비하고 있다. X선 신호처리장치(20)는 방사선 검출기(4A)별로 각각 설치되어 배선(27A)에 의하여 해당하는 방사선 검출기(4A)에 접속된다. 신호변별장치 (20)는 방사선 검출기(4B)마다 각각 설치되고, 배선(27B)에 의하여 해당하는 방사선 검출기(4B)에 접속된다. 신호변별장치(21)는 도 4에 나타내는 바와 같이 전환 스위치(22) 및 γ선 변별장치(26)를 가진다. 전환 스위치(22)는 가동단자(23) 및 고정단자(24 및 25)를 가진다. 배선(27B)은 가동단자(23)에 접속되고, γ선 변별장치(26)는 고정단자(24)에 접속된다. 고정단자(25)는 전환에 의하여 가동단자(23)와 접촉할 뿐이다. 각 신호변별장치(21)의 γ선 변별장치(26)는 1개의 동시계수장치 (28)에 접속된다. 동시계수장치(28)는 몇개인가의 γ선 변별장치(26)마다 설치하여도 좋다. 단층상 작성장치(29)는 컴퓨터(30), 기억장치 (31) 및 표시장치(32)를 가진다. 컴퓨터(30)는 각 X선 신호처리장치(20) 및 동시계수장치(28)에 접속된다. 기억장치(31) 및 표시장치(32)는 컴퓨터(30)에 접속된다.
본 실시예는 X선 CT검사[X선원(9)으로부터 방사되어 피검진자의 체내를 투과한 X선를 방사선 검출기로 검출하는 행위] 및 PET 검사(PET용 약제에 기인하여 피검진자의 체내로부터 방사되는 γ선을 방사선 검출기로 검출하는 행위)를 1대의 촬상장치(2)를 사용하여 행하는 예이다.
방사선검사를 행하기 전에, 먼저 피검체인 피검진자(34)에게 미리 주사 등의 방법에 의하여 PET용 약제가 체내 투여방사능이 370MBq가 되도록 피검진자(34)에게 투여한다. PET용 약제는 검사목적(암의 장소를 파악, 또는 심장의 동맥류의 검사등)에 따라 선택된다. 피검진자(34)는 PET용 약제가 촬상 가능한 상태로 체내로 확산하여 환부에 모이기까지의 소정시간 동안 대기한다. 그 소정시간의 경과에 의하여 PET용 약제는 피검진자(34)의 환부(예를 들면 암의 환부)에 모인다. 그 소정시간이 경과한 후, 피검진자(34)를 피검진자 유지장치(14)의 침대(16) 위에 눕게 한다. 본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사 및 PET 검사는 PET용 약제가 투여된 피검진자(34)가 누워 있는 침대(16)를 이동시켜 피검진자(34)를 구멍부(33)내에 삽입된 상태에서 촬상장치(2)를 사용하여 행하여진다.
X선원 제어장치(18)는 X선원(9)으로부터의 X선의 방출시간을 제어한다. 즉, X선원 제어장치(18)는 X선 CT 검사 중에 있어서, X선 발생신호를 출력하여 X선원 (9)에 있어서의 X선관의 양극(또는 음극)과 전원 사이에 설치된 개폐기(이하, X선원개폐기라 함, 도시 생략)를 폐쇄하고, 제 1 설정시간 경과하였을 때에 X선 정지신호를 출력하여 X선원 개폐기를 개방하고, 그리고 제 2 설정시간 경과하였을 때에 X선원 개폐기를 폐쇄한다 라는 제어를 반복한다. 양극과 음극 사이에는 제 1 설정시간의 사이에서 전압이 인가되고, 제 2 설정시간의 사이에서 전압이 인가되지 않는다. 이 제어에 의하여 X선관으로부터 X선이 펄스형상으로 방출된다. 제 1 설정시간인 조사시간(T)은 예를 들면 1μsec로 설정된다. 이 1μsec는 방사선 검출기(4B)에 있어서 γ선을 검출하지 않는 시간[실시예 2에서 설명하는 X선을 검출하는 방사선 검출기 (4)에서의 γ선의 검출확률을 무시할 수 있는 시간]에 상당한다. 제 2 설정시간은 X선원(9)이 하나의 방사선 검출기와 이것에 둘레 방향에 있어서 인접하는 다른 방사선 검출기 사이를 이동하는 시간(T0)이고, 가이드 레일(12)의 둘레 방향에 있어서의 X선원(9)의 이동속도로 정해진다. 제 1 및 제 2 설정시간은 X선원 제어장치에 기억되어 있다.
구동장치 제어장치(17)는 X선 CT 검사를 개시할 때, 구동 개시신호를 출력하여 X선원 구동장치(10)의 제 1 모터에 접속된 전원과 연결되는 개폐기(이하, 모터 개폐기라 함)를 폐쇄한다. 전류의 공급에 의하여 제 1 모터가 회전하고, 그 회전력이 동력 전달기구를 거쳐 피니언에 전달된다. 가이드레일(12)의 랙과 맞물려 있는 피니언이 회전하기 때문에 X선원장치(8), 즉 X선원(9)이 가이드 레일(12)을 따라 둘레 방향으로 이동한다. X선원(9)은 구멍부(33)내에 삽입된 상태로 피검진자 (34)의 주위를 설정속도로 이동한다. X선 CT 검사종료시에는 구동장치 제어장치 (17)는 구동정지신호를 출력하여 제 1 모터 개폐기를 개방한다. 이에 의하여 X선원 (9)의 둘레 방향으로의 이동이 정지된다. 본 실시예에서는 모든 방사선 검출기 (4A, 4B)는 구멍부(33)의 둘레 방향으로 이동하지 않고, 또한 구멍부(33)의 축방향으로도 이동하지 않는다. 이동하지 않는 X선원 제어장치(18) 및 구동장치 제어장치 (17)로부터 이동하는 X선원장치(10)에의 제어신호의 전송은 X선원장치(10)의 이동에 지장이 되지 않는 공지의 기술을 적용한다.
X선 CT 검사를 개시할 때에 구동장치 제어장치(17)로부터 출력된 구동개시신호는 X선원 제어장치(18)에 입력된다. X선원 제어장치(18)는 구동 개시신호의 입력 에 의거하여 X선 발생신호를 출력한다. 그후 X선 정지신호 및 X선 발생신호를 반복하여 출력한다. X선 정지신호 및 X선 발생신호의 반복 출력에 의하여 X선원(9)은 제 1 설정시간, 즉 1μsec 사이에 X선을 인출하고, 제 2 설정시간 사이에 X선의 방출을 정지한다. 이 X선의 방출 및 정지가 X선원(9)의 둘레 방향으로의 이동기간 동안에 반복되게 된다. X선원(9)으로부터 방출된 그 X선은 팬빔형상으로 구멍부(33)내에 삽입된 피검진자(34)에게 조사된다. X선원(9)의 둘레 방향의 이동에 의하여 침대(16) 위의 피검진자(34)는 주위로부터 X선을 조사받는다. 이 X선은 가이드 레일(12)의 둘레 방향인 폭을 가지고 있기 때문에, 피검진자(34)를 투과한 후, 구멍부(33)의 축심을 기점으로 X선원(9)으로부터 180도의 위치에 있는 방사선 검출기를 중심으로 둘레 방향에 위치하는 복수개의 방사선 검출기(4A 및 4B)에 의하여 검출된다. 이들 방사선 검출기(4A, 4B)는 그 X선의 검출신호(이하, X선 촬상신호라함)를 출력한다. 이때 방사선 검출기(4B)는 γ선을 검출하고 있지 않다. 방사선 검출기(4A)로부터의 X선 촬상신호는 해당하는 배선(27A)을 거쳐 대응하는 X선 신호처리장치(20)에 입력된다. 방사선 검출기(4B)로부터의 X선 촬상신호는 해당하는 배선(27B)을 거쳐 대응하는 신호변별장치(21)에 입력된다. X선원(9)으로부터 X선이 방출되고 있을 때, 그 X선을 입사하는 영역(X선 입사영역)에 위치하는 이들 방사선 검출기(4A, 4B)는 편의적으로 제 1 방사선 검출기라 부른다. 그 X선 입사영역 이외에 위치하는 방사선 검출기(4A, 4B)는 편의적으로 제 2 방사선 검출기라 한다. 고리형상 유지부(5)에 설치된 각각의 방사선 검출기(4A, 4B)는 X선원(9)의 위치와의 관계에서 어떤 때는 제 1 방사선 검출기가 되고, 다른 때에는 제 2 방사선 검출기가 된다.
구멍부(33)내에 삽입된 침대(16) 위의 피검진자(34)로부터 PET용 약제에 기인한 511keV의 γ선이 방출되고 있다. 제 2 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기 (4B)는 X선을 검출하지 않고 피검진자(34)로부터 방출된 그 γ선을 검출하고, 이 γ선의 검출신호(이하, γ선 촬상신호라 함)를 출력한다. 이 γ선 촬상신호는 해당하는 배선(27B)을 거쳐 대응하는 신호변별장치(21)에 입력된다. 제 2 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4A)는 PET용 약제에 기인한 γ선을 검출하지 않는다.
제 1 방사선 검출기 중 방사선 검출기(4A)로부터의 X선 촬상신호를 입력한 X선 신호처리장치(20)는 그 X선 촬상신호를 미분회로에 의하여 X선 촬상신호의 전류값, 즉 X선 촬상신호의 강도의 정보를 출력한다. X선 CT 검사는, 축방향 이동 아암(11)을 연장시켜(또는 단축하여) 피검진자(34)의 신체 축방향에 있어서 행하여진다. 필요에 따라 침대(16)를 구멍부(33)의 축방향으로 움직여도 좋다.
방사선 검출기(4B)로부터 출력된 신호의 신호변별장치(21)에 있어서의 처리에 대하여 설명한다. 전환 스위치(22)는 고정단자(24 및 25) 중 어느 하나와 가동단자 (23)를 접속하는 전환조작을 행한다. 이와 같은 가동단자(24)의 전환조작은 구동장치 제어장치(17)의 출력인 전환 제어신호에 의거하여 행하여진다. 구동장치 제어장치(17)는 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4B)를 선택하고, 선택된 방사선 검출기(4B)에 접속되는 신호변별장치(21)에 있어서의 전환 스위치(22)의 가동단자(23)를 고정단자(25)에 접속한다. 가동단자(23)와 고정단자(25)를 접속하는 시간은 X선원(9)으로부터 X선이 방출되는 제 1 설정시간(본 실시예에서는 1μsec) 사이이다. 이 때문에 방사선 검출기(4B)로부터의 X선 촬상신호는 그 신호변별장치(21)의 γ선 변별장치(26)에 입력되지 않는다. 또 그 방사선 검출기(4B)가 제 2 방사선 검출기가 되었을 때, 구동장치 제어장치(17)는 그 가동단자(23)를 고정단자(24)에 접속한다. 이 때문에 방사선 검출기(4B)로부터의 γ선 촬상신호는 그 γ선 변별장치(26)에 입력된다.
제 1 방사선 검출기의 선택에 대하여 간단하게 설명한다. X선원 구동장치 (10)내의 제 1 모터에는 엔코더(도시 생략)가 연결된다. 구동장치 제어장치(17)는 엔코더의 검출신호를 입력하여 둘레 방향에 있어서의 X선원 구동장치(10), 즉 X선원(9)의 위치를 구하고, 이 X선원(9)의 위치와 180°반대측의 위치를 중심으로 하여 X선 입사영역내에 위치하는 방사선 검출기(4A, 4B)를 복수개 기억하고 있는 각 방사선 검출기의 위치의 데이터를 사용하여 선택한다. 제 1 방사선 검출기도 X선원 (9)의 이동에 따라 의사적으로 둘레 방향으로 이동하고 있는 것처럼 보인다. 구동장치 제어장치(17)는 새롭게 제 1 방사선 검출기가 되는 방사선 검출기(4B)에 접속된 가동단자(23)를 고정단자(25)에 접속하여, 제 1 방사선 검출기에서 없어진 방사선 검출기(4B)에 접속된 가동단자(23)를 고정단자(24)에 접속한다.
γ선 변별장치(26)는 방사선 검출기(4B)가 제 1 방사선 검출기일 때에는 그 방사선 검출기(4B)의 출력신호를 입력하지 않고, 그 방사선 검출기(4B)가 제 2 방사선 검출기가 되었을 때에는 그 방사선 검출기(4B)로부터의 γ선 촬상신호를 입력한다. 이 γ선 촬상신호의 처리에 대하여 설명한다. γ선 촬상신호는 γ선 변별장치(26)의 파형 정형부(도시 생략)에 있어서 시간적인 가우스분포의 파형을 가지는 γ선 촬상신호로 변환된다. γ선 변별장치(26)의 필터부(도시 생략)는 그와 같이 파형 변환된 γ선 촬상신호 중, 에너지설정값(예를 들면, 450keV) 이상의 에너지를 가지는 γ선 촬상신호를 통과시키고, 그 에너지설정값 미만의 에너지를 가지는 γ선촬상신호의 통과를 저지한다. γ선 변별장치(26)는 필터부를 통과한 γ선 촬상신호, 즉 에너지설정값 이상의 에너지를 가지는 γ선 촬상신호에 대하여 소정의 에너지를 가지는 펄스신호를 발생시킨다. γ선 변별장치(26)는 소정 에너지의 γ선 촬상신호에 대하여 펄스신호를 발생시키는 장치이다.
신호변별장치(21)는 γ선 촬상신호를 선택적으로 처리하는 γ선 촬상신호처리장치이다. γ선 촬상 신호처리장치는, 구동장치 제어장치(17)에 의하여 제어되어 γ선 촬상신호를 선택하는 γ선 촬상신호 선택장치인 전환 스위치(22), 및 γ선 촬상신호 선택장치에서 선택된 γ선 촬상신호를 처리하여 펄스신호를 출력하는 펄스신호 발생장치인 γ선 변별장치(26)를 구비한다.
동시계수장치(28)는 각 신호변별장치(21)의 γ선 변별장치(26)로부터의 펄스신호를 입력하여 이들 펄스신호를 사용하여 동시계수를 행하고, γ선 촬상신호에 대한 계수값을 구한다. 또한 동시계수장치(28)는 상기한 1쌍의 γ선에 대한 1쌍의 펄스신호에 의하여 그 1쌍의 γ선을 검출한 2개의 검출점[대략 180°(엄밀하게는 180°±0.6°)방향이 다른 1쌍의 방사선 검출기의 위치]의 위치를 구한다. 본 실시예에서는 방사선 검출기(4B)는 구멍부(33)의 축심을 중심으로 하여 180° 반대측에 각각 배치된다.
컴퓨터(30)는 도 5에 나타내는 단계 35 내지 단계 42의 처리순서에 의거하여 처리를 실행한다. 동시계수장치(28)로부터 출력된 γ선 촬상신호의 계수값 및 검출점의 위치정보 및 각 X선 신호처리장치(20)로부터 출력된 X선 촬상신호의 강도가 입력된다(단계 35). 입력된 γ선 촬상신호의 계수값, 검출점의 위치정보 및 X선 촬상신호의 강도는 기억장치(31)에 기억된다(단계 36). 기억장치(31)에 기억되어 있는 X선 촬상신호의 강도를 사용하여 피검진자(34)의 체내의 각 복셀에 있어서의 X선의 감쇠율을 산출한다(단계 37). 이 감쇠율은 기억장치(31)에 기억된다.
피검진자(34)의 횡단면의 단층상을 해당하는 위치에서의 X선 촬상신호의 감쇠율을 사용하여 재구성한다(단계 38). X선 촬상신호의 감쇠율을 사용하여 재구성되어 피검진자(34)의 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 단층상을 X선 CT상이라 한다. X선 CT상을 재구성하기 위하여 기억장치(31)로부터 판독된 X선 촬상신호의 감쇠율을 사용하여 X선원(9)과 X선을 검출한 방사선 검출기(4A)의 반도체 검출부 사이에 있어서의 피검진자(34)의 체내에서의 선감약계수를 구한다. 이 선감약계수를 사용하여 필터드백그라운드프로젝션법에 의하여 각 복셀의 선감약계수를 구한다. 각 복셀의 선감약계수의 값을 사용하여 각 복셀에 있어서의 CT 값을 얻는다. 이들 CT 값을 사용하여 X선 CT상의 데이터가 얻어진다. 이 X선 CT상의 데이터는 기억장치(31)에 기억된다.
환부에서 발생한 γ선은 체내를 투과하는 사이에 흡수·감쇠되기 때문에, 이들 효과를 상기한 감쇠율의 데이터로부터 추정하여 γ선 촬상신호의 계수값에 보정을 함으로써 더욱 고정밀도의 γ선 촬상신호의 계수값을 얻는 것도 가능하다. 단계 39에서는 γ선 촬상신호의 계수값을 보정한다. γ선 촬상신호의 계수값에 관한 보정방법의 일례를 이하에 설명한다. 먼저 X선 촬상신호의 감쇠율을 사용하여 피검진자(34)의 단층상을 재구성하고, 체내의 각 위치에서의 CT값을 구한다. 얻어진 CT값으로부터 각 위치에 있어서의 물질조성을 추정한다. 그리고 물질조성 데이터로부터 511keV에 있어서의 각 위치에서의 선감약계수를 추정한다. 얻어진 각 복셀의 선감약계수 데이터를 사용하여 1쌍의 γ선을 검출한 1쌍의 반도체소자부 사이의 선감약계수를 포워드프로젝션법에 의하여 구한다. 구해진 그 선감약계수의 역수를 γ선 촬상신호의 계수값에 곱함으로써 체내 감쇠에 의한 데이터차의 보정이 이루어진다.
환부(예를 들면 암의 환부)를 포함한 피검진자(34)의 횡단면의 단층상을 해당하는 위치에서의 γ선 촬상신호의 보정후의 계수값을 사용하여 재구성한다(단계 4O). γ선 촬상신호의 계수값을 사용하여 재구성한 단층상을 PET상이라 부른다. 이 처리를 상세하게 설명한다. 기억장치(31)로부터 판독된 γ선 촬상신호의 계수값을 사용하여 양전자의 소멸에 의하여 발생한 γ선을 검출한 1쌍의 방사선 검출기(4B)(검출점의 위치정보로부터 특정)의 각 반도체 검출부 사이에 있어서의 체내에서의 γ선쌍 발생수(복수의 양전자의 소멸에 따라 발생한 γ선쌍의 수)를 구한다. 이 γ선쌍 발생수를 사용하여, 필터드백프로젝션법에 의하여 각 복셀에 있어서의 γ선쌍 발생밀도를 구한다. 이들 γ선쌍 발생밀도에 의거하여 PET상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 PET상의 데이터는 기억장치(31)에 기억된다.
PET상의 데이터와 X선 CT상의 데이터를 합성하여 양 데이터를 포함하는 합성단층상의 데이터를 구하여 기억장치(31)에 기억시킨다(단계 41). PET상의 데이터와 CT상의 데이터와의 합성은 양쪽의 상 데이터에 있어서의 구멍부(33)의 중심축의 위치를 맞춤으로써 간단하고 또한 정밀도 좋게 행할 수 있다. 즉, PET상의 데이터 및 X선 CT상의 데이터는 하나의 촬상장치(2)내의 고리형상의 방사선 검출기열에 포함되는 방사선 검출기(4A, 4B)로부터 출력된 촬상신호에 의거하여 작성되기 때문에, 상기한 바와 같이 위치맞춤을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 합성 단층상의 데이터는 기억장치(31)로부터 호출되어 표시장치(32)에 출력되고(단계 42), 표시장치(32)에 표시된다. 표시장치(32)에 표시된 합성 단층상은 X선 CT상을 포함하고 있기 때문에, PET 상에 있어서의 환부의 피검진자(34)의 체내에서의 위치를 용이하게 확인할 수 있다. 즉, X선 CT상은 내장 및 뼈의 상을 포함하고 있기 때문에, 의사는 환부(예를 들면 암의 환부)가 존재하는 위치를 그 내장 및 뼈와의 관계로 특정할 수 있다.
또한 X선 CT상은 복수의 스캔 데이터가 필요하고, 하나의 2차원 단면 데이터를 얻기 위하여 X선원 구동장치(10)를 사용하여 X선원(9)을 가이드 레일(12)을 따라 이동시켜 방사선 검출기(4)에 의하여 필요한 데이터량을 얻고 있다. 이와 같은 X선원(9)의 둘레 방향 스캔에 의하여 본 실시예는 피검진자(34)의 하나의 횡단면에 있어서의 X선 촬상신호에 관한 2차원 단면 데이터를 얻고 있다. 다른 횡단면에 있어서의 X선 촬상신호에 관한 2차원 단면 데이터는, 축방향 이동 아암(11)을 신축시켜 X선원(9)을 구멍부(33)의 축방향으로 이동시킴으로써 얻을 수 있다. 이들 2차원 단면 데이터를 중첩함으로써 3차원의 단면 데이터를 얻을 수 있다. 이 3차원의 단면 데이터를 사용하여 3차원의 X선 CT상의 데이터를 얻을 수 있다. 또 X선원(9)의 주위를 따라 구멍부(33)의 축방향으로 축방향 이동 아암(11)을 연속적으로 신축함으로써 X선의 헤리컬스캔을 행하는 것도 가능하다. 축방향 이동 아암(11)을 신축시키는 대신에 침대(16)를 구멍부(33)의 축방향으로 이동시켜도 다른 횡단면에 있어서의 X선 촬상신호에 관한 2차원 단면 데이터를 얻을 수 있다.
본 실시예에 의하면 이하에 나타내는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시예에서는 고리형상으로 배치된 방사선 검출기(4B)에 의하여 피검체인 피검진자(34)로부터 방출되는 복수의 γ선의 쌍을 검출할 수 있음과 동시에, 고리형상으로 배치된 방사선 검출기(4A)에 의하여 둘레 방향으로 이동하는 X선원 (9)으로부터 방출되어 피검진자(34)를 투과한 X선도 검출할 수 있다. 이 때문에 종래 기술은 촬상장치로서 투과 X선을 검출하는 촬상장치 및 γ선을 검출하는 다른 촬상장치를 필요로 하고 있었으나, 본 실시예는 방사선 검출기(4A, 4B)를 구비한 촬상장치가 1대 있으면 되어, X선 CT 검사 및 PET 검사의 양쪽을 실시할 수 있는 방사선검사장치의 구성을 단순화할 수 있다. 이와 관련하여 본 실시예의 구멍부(33)의 축방향에 있어서의 방사선 검출기 배열의 길이는, 종래의 PET용 촬상장치의 그 길이와 동일하다.
(2) 본 실시예는 고리형상의 방사선 검출기 배열에 γ선을 검출하지 않는 방사선 검출기(4A)를 포함하고 있기 때문에, 그 방사선 검출기(4A)에 접속되는 X선 촬상신호의 처리장치의 구성을 단순화할 수 있다. 이와 같은 구성도 방사선 검사장치의 구성의 더 한층의 단순화, 및 방사선 검사장치의 소형화에 공헌한다.
(3) 본 실시예는 고리형상의 방사선 검출기 배열에 포함되는 방사선 검출기 (4A)의 출력신호인 X선 촬상신호를 사용하여 피검진자(34)의 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 제 1 단층상(X선 CT상)을 재구성할 수 있고, 다시 그 방사선 검출기 배열에 포함되는 방사선 검출기(4B)의 출력신호인 γ선 촬상신호를 사용하여 그 피검진자(34)의 환부의 화상을 포함하는 제 2 단층상(PET상)을 재구성할 수 있다. 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터는 축심을 공유하는 구멍부(33)의 주위에 배치된 방사선 검출기(4A, 4B)의 출력신호에 의거하여 재구성되어 있기 때문에 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터를 정밀도 좋게 위치맞춤하여 합성할 수 있다. 이 때문에 정밀도가 좋은 환부, 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단하게 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면 내장 및 뼈와의 관계에서 환부의 위치를 정확하게 알 수 있다. 예를 들면 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터를 각각의 단층상 데이터로 공유하는 구멍부(33)의 축심을 중심에 맞춤으로써 간단하게 양 단층상을 합성한 화상 데이터를 얻을 수 있다.
(4) 본 실시예는 제 1 단층상을 작성하기 위하여 필요한 촬상신호, 및 제 2 단층상을 작성하기 위하여 필요한 촬상신호를 하나의 구멍부(33)의 주위에 배치된 방사선 검출기(4A, 4B)로부터 얻을 수 있기 때문에 피검진자(34)의 검사에 요하는 시간 (검사시간)을 현저하게 단축 가능한다. 환언하면 짧은 검사시간으로 제 1 단층상을 작성하기 위하여 필요한 촬상신호, 및 제 2 단층상을 작성하기 위하여 필요한 촬상신호를 얻을 수 있다. 본 실시예는 종래기술과 같이 피검진자를 투과 X선을 검출하는 촬상장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상장치까지 이동시킬 필요가 없어, 피검진자가 움직일 확률을 저감할 수 있다. 피검진자를 투과 X선을 검출하는 촬상장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상장치까지 이동시킬 필요가 없어지는 것도, 피검진자(34)의 검사시간의 단축에 기여한다.
(5) 본 실시예는 X선원(9)을 둘레 회전시켜 방사선 검출기(4A, 4B)를 구멍부(33)의 둘레 방향 및 축방향으로 이동시키지 않기 때문에, 방사선 검출기 (4A, 4B)를 설치한 고리형상 유지부(5)를 이동시키는 데에 필요한 모터에 비하여 X선원(9)을 둘레 회전시키는 모터의 용량을 작게 할 수 있다. 후자의 모터의 구동에 요하는 소비전력도 전자의 모터의 그것보다도 적게 할 수 있다.
(6) 본 실시예는 방사선 검출기(4A, 4B)로서 반도체 방사선 검출기를 사용하고 있기 때문에, 촬상장치(2)가 현저하게 컴팩트화된다.
(7) 본 실시예는 X선 신호처리장치에 입력되는 신호에 γ선 촬상신호가 포함되지 않고, 또 γ선 변별장치에 입력되는 신호에 X선 촬상신호가 포함되지 않기 때문에, 정밀도가 좋은 X선 CT상의 데이터 및 PET상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 때문에 이들을 합성한 단층상 데이터를 사용함으로써, 환부의 위치를 보다 정확하게 알 수 있다.
(8) 본 실시예는 고리형상으로 배치된 방사선 검출기(4A, 4B)의 안쪽에서 X선원(9)이 둘레 회전하기 때문에, 고리형상 유지부(5)의 지름이 커져, 고리형상 유지부(5)의 안쪽에서 둘레 방향에 설치할 수 있는 각각의 방사선 검출기의 갯수를 많게 할 수 있다. 둘레 방향에 있어서의 방사선 검출기의 갯수의 증가는 감도의 향상을 가져와 피검진자(34)의 횡단면의 분해능을 향상시킨다.
(9) 본 실시예에서는 X선원(9)이 설치되는 축방향 이동 아암(11) 및 X선원 (9)은 방사선 검출기(4A, 4B)의 안쪽에 위치하고 있기 때문에, 이들 피검진자(34)로부터 방출되는 γ선을 차단하여, 이들의 바로 뒤에 위치하는 방사선 검출기가 그 γ선을 검출할 수 없어 PET상의 작성에 필요한 검출 데이터가 결손될 가능성이 있다. 그러나 본 실시예는 상기한 바와 같이 X선원 구동장치(10)에 의하여 X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)이 둘레 방향으로 둘레 회전하고 있기 때문에, 실질적으로는 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다. 특히 X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)의 둘레 회전속도는 약 1초/1슬라이스이고, 최단으로 수분 오더의 PET 검사에 요하는 시간과 비교하면 충분히 짧다. 이에 의해서도 실질적으로는 그 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다. 또 X선 CT 검사를 행하지 않을 때는 X선 CT 검사관계의 기기는 방사선 검출기(4)내로부터 철거하여 저장하는 구성으로 한다. 예를 들면 본 실시예에 있어서 X선원(9)은 X선원 구동장치(10) 속에 저장하는 구성으로 하고 있다.
또한 X선 CT상의 작성을 위하여 필요한 X선 촬상신호를 얻기 위하여 요하는 검사시간은, PET상의 작성을 위하여 필요한 γ선 촬상신호를 얻기 위하여 요하는 검사시간보다도 짧다. 이 때문에 그 γ선 촬상신호를 얻기 위한 검사시간 동안, 항상 X선원(3)으로부터 X선을 피검진자에게 조사하여 X선 촬상신호를 얻음으로써, 피검진자가 검사 중에 움직인 경우에도 X선 촬상신호에 의거하여 얻어지는 X선 CT상의 연속상으로부터 피검진자의 요동에 따르는 PET상의 데이터의 어긋남을 보정할 수도 있다.
본 실시예에서는 구멍부(33)의 축방향에 위치하는 전 방사선 검출기 배열이 방사선 검출기(4A, 4B)를 포함하는 구성으로 되어 있으나, 이들 방사선 검출기 배열의 일부가 방사선 검출기(4A, 4B)를 포함하고, 나머지 방사선 검출기 배열이 방사선검출기(4A)를 포함하지 않고 방사선 검출기(4B)를 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
(실시예 2)
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치를 설명한다. 본 실시예의 방사선검사장치는 실시예 1에 있어서 방사선 검출기(4A)를 5mm 입방체의 카드뮴테루르 (CdTe)로 구성된 검출부를 가지는 방사선 검출기(4C)로 바꾼 것이다. 이 방사선 검출기(4C)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 배선(27A)에 의하여 X선 신호처리장치 (20A)에 접속된다. 방사선 검출기(4B 및 4C)는 도 3에 있어서의 방사선 검출기(4A 및 4B)의 배치와 같이 구멍부(33)의 둘레 방향 및 축방향에 있어서 교대로 배치된다. X선 신호처리장치(20A)는 도 6에 나타내는 바와 같이 전환 스위치(43) 및 X선강도 산출장치(47)를 가진다. 전환 스위치(43)는 가동단자(44) 및 고정단자(45 및 46)를 가진다. 가동단자(44)는 배선(27A)에 의하여 방사선 검출기(4C)에 접속된다. X선 강도 산출장치(47)는 고정단자(45)에 접속된다. X선 신호처리장치(20A)는 방사선 검출기(4C)마다 설치된다. 본 실시예의 방사선 검사장치의 다른 구성은 실시예 1의 방사선 검사장치(1)와 동일하다.
본 실시예에 있어서의 피검진자(34)를 투과한 X선의 검출원리에 대하여 설명한다. 본 실시예는 발명자들에 의한 이하의 검토에 의거하여 이루어졌다. X선 CT상의 데이터는 X선원으로부터 방사된 X선을 특정한 방향으로 소정시간 동안, 피검체에 조사하여 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기에 의하여 검출하는 작업(스캔)을 반복하여 복수의 방사선 검출기로 검출된 X선의 강도에 의거하여 작성된다. 정밀도가 좋은 X선 CT상의 데이터를 얻기 위해서는 X선 CT검사에 있어서, X선을 검출하고 있는 방사선 검출기에 PET용 약제에 기인하여 피검체의 내부로부터 방출되는 γ선이 입사하지 않는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 「하나의 방사선 검출기에 있어서는 γ선의 입사율에 대응하여 피검체에의 X선의 조사시간을 짧게 하면 γ선의 영향은 무시 가능하다」라는 발명자들의 새로운 식견에 의거하여 피검체에의 X선의 조사시간의 단축을 도모하였다. 그 X선의 조사시간(T)을 정하기 위하여, 먼저 하나의 방사선 검출기에의 γ선의 입사율을 생각한다. PET 검사에 있어서 피검체에 투여하는 PET용 약제에 의거한 체내의 방사능을 N(Bq), 발생하는 γ선의 체내 통과율을 A, 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율을 B, 검출소자의 감도를 C라고 하면, 하나의 방사선 검출기로 검출하는 γ선의 율(α)(개/sec)은 수학식 (1)로 주어진다. 수학식 (1)에 있어서 계수 「2」는 1개의 양전자 소멸시에 1쌍
(2개)의 γ선이 방출되는 것을 의미하고 있다. 조사시간(T)내에 하나의 검출소자에서 γ선이 검출될 확률(W)은 수학식 (2)로 주어진다. 수학식 (2)의 W의 값을 작게 하도록 조사시간(T)을 정함으로써 X선 CT검사시에 하나의 방사선
검출기에 입사되는 γ선의 영향은 무시할 수 있을 정도가 된다.
X선의 조사시간(T)의 일례를 이하에 설명한다. 수학식 (1) 및 수학식 (2)에 의거하여 구체적인 X선의 조사시간(T)을 구하였다. PET 검사에 있어서 피검체에 투여하는 방사성 약제에 기인하는 체내에서의 방사선의 강도는 최대로 370MBq 정도이고 (N = 370MBq), γ선의 체내 통과율(A)은 피검체의 몸을 반경 15cm의 물이라 가정하면 0.6정도(A = 0.6)이다. 예를 들면 한 변 5mm의 방사선 검출기를 반경 50cm로 링형상으로 배치하는 경우를 생각하면 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율(B)은 8 ×10-6(B = 8 ×10-6)이다. 또 방사선 검출기의 검출감도(C)는 반도체방사선 검출기를 사용한 경우 최대로 0.6정도(C = 0.6)이다. 이들 값으로부터 하나의 방사선 검출기의 γ선의 검출율(α)은 2000(개/sec)정도이다. X선의 조사시간 (T)을 예를 들면 1.5μsec라 하면 하나의 방사선 검출기가 X선 검출 중에 γ선을 검출할 확률(W)은 0.003이 되어, 이 γ선은 거의 무시할 수 있다. 체내 투여방사능을 360MBq 이하로 한 경우, X선의 조사시간을 1.5μsec 이하로 하면, W < 0.003, 즉 γ선의 검출확률은 0.3% 이하가 되어 무시할 수 있다.
본 실시예에 있어서도 실시예 1과 마찬가지로 X선 CT 검사 및 PET 검사가 행하여진다. 본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사 및 PET 검사도 PET용 약제를 투여한 피검진자(34)가 누워 있는 침대(16)를 이동시켜 피검진자(34)를 구멍부(33)내에 삽입된 상태에서 촬상장치(2A)를 사용하여 행하여진다. 방사선 검출기(4B, 4C)는 피검진자(34)를 투과한 X선 및 PET용 약제에 기인하여 피검진자(34)로부터 방출된 γ선의 양쪽을 검출한다. 방사선 검출기(4B)로부터의 X선 촬상신호 및 γ선 촬상신호의 신호변별장치(21)에서의 처리는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예는 상기의 원리를 적용하고 있고, 실시예 1과 다른 X선 CT 검사시에 있어서의 X선 촬상신호의 처리를 중심으로 설명한다. 전환 스위치(43)의 가동단자 (44)를 고정단자(45 및 46) 중 어느 하나와 접속시키는 전환조작은 전환 스위치 (22)와 마찬가지로 구동장치 제어장치(17)의 출력인 전환 제어신호에 의거하여 행하여진다. 구동장치 제어장치(17)는 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기 (4A)를 선택하고, 선택된 방사선 검출기(4A)에 접속되는 X선 신호처리장치(20A)에 있어서의 전환 스위치(43)의 가동단자(44)를 고정단자(45)에 접속한다. 가동단자 (44)와 고정단자(45)를 접속하는 제 1 설정시간은 방사선 검출기(4C)에서의 γ선의 검출확률을 무시할 수 있도록 예를 들면 1μsec로 설정된다. 이 때문에 방사선 검출기(4C)로부터의 X선 촬상신호는 가동단자(44) 및 고정단자(45)를 거쳐 X선 강도 산출장치(47)에 입력된다. X선 강도 산출장치(47)는 그 X선 촬상신호를 미분회로에 의하여 X선 촬상신호의 전류값, 즉 X선 촬상신호의 강도의 정보를 출력한다. X선 촬상신호를 출력한 방사선 검출기(4C)가 제 2 방사선 검출기가 되었을 때, 구동장치제어장치(17)에 의한 제어에 의하여 가동단자(44)가 고정단자(46)에 접속된다. 이 때문에 방사선 검출기(4C)가 피검진자(34)로부터 방출된 γ선을 검출하여 γ선 촬상신호를 출력하여도 그 γ선 촬상신호는 X선 강도 산출장치(47)에 입력되지 않는다. 각 X선 강도 산출장치(47)로부터 출력된 X선 촬상신호의 강도의 정보가 컴퓨터(30)에 입력된다. 컴퓨터(30)는 상기한 도 5의 처리순서에 의거하여 X선 CT상의 데이터와 PET상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성할 수 있다.
X선 신호처리장치(20A)는 X선 촬상신호를 선택적으로 처리하는 X선 촬상신호처리장치이다. X선 촬상 신호처리장치는 구동장치 제어장치(17)에 의하여 제어되어 X선 촬상신호를 선택하는 X선 촬상신호 선택장치인 전환 스위치(43) 및 X선 촬상신호 선택장치에서 선택된 X선 촬상신호를 처리하여 X선 촬상신호의 강도정보를 출력하는 X선 촬상신호 강도 정보발생장치인 X선 강도 산출장치(47)를 구비한다.
본 실시예에 있어서도 실시예 1에서 생기는 효과(1), (3) 내지 (9)를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 3의 방사선 검사장치를 도 7에 의거하여 이하에 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1A)는 방사선 검사장치(1)에 있어서의 촬상장치(2)를 촬상장치(2A)로 바꾼 구성을 가진다. 방사선 검사장치(1A)에 있어서의 다른 구성은 방사선 검사장치(1)와 동일하다. 촬상장치(2A)는 복수의 고리형상 방사선 검출기군(3A 및 3B)을 구비하고 있다. 고리형상 방사선 검출기군(3A, 3B)은 구멍부(33)의 축방향으로 배치된 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열을 가진다. 각 고리형상 방사선 검출기 배열은 고리형상으로 복수의 방사선 검출기를 배치하고 있다. 고리형상 방사선 검출기군(3A 및 3B)에 있어서의 각각의 방사선 검출기의 안쪽에 침대(16)가 삽입되는 관통한 구멍부(33)가 각각 형성된다. 고리형상 방사선 검출기군(3A)과 고리형상 방사선 검출기군(3B)은 이들 사이에 슬릿(48)을 끼워 인접한다. 고리형상 방사선 검출기군(3A)은 고리형상 유지부(5A)의 안쪽에 실시예 1과 마찬가지로 상기 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열을 구성하는 다수의 방사선 검출기를 설치하고 있다. 고리형상 방사선 검출기군(3A)에 있어서 슬릿(48)측의 일렬의 고리형상 방사선 검출기 배열(49)은 도 8에 나타내는 바와 같이 그 배열을 구성하는 방사선 검출기로서 구멍부(33)의 둘레 방향으로 배치된 복수의 방사선 검출기(4A)만을 가진다. 고리형상 방사선 검출기군(3A)에 있어서의 다른 고리형상 방사선 검출기 배열(50)을 구성하는 모든 방사선 검출기는 방사선 검출기(4B)이다. 고리형상 방사선 검출기군(3B)도 고리형상 유지부(5B)의 안쪽에 실시예 1과 마찬가지로 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열을 구성하는 다수의 방사선 검출기를 설치한다. 고리형상 방사선 검출기군(3B)에 있어서의 모든 고리형상 방사선 검출기 배열에 포함되는 모든 방사선 검출기는 방사선 검출기(4B)이다. 고리형상 유지부(5A)는 촬상장치(2A)의 케이싱(도시 생략)에 설치되는 지지부재(6A)에 설치된다. 고리형상 유지부(5B)도 상기 케이싱에 설치되는 지지부재(6B)에 설치된다. 고리형상 방사선 검출기군(3A)의 축심과 고리형상 방사선 검출기군(3B)의 축심은 일치하고 있고, 고리형상 유지부(5A 및 5B)의 내경 및 외경은 동일하다. 고리형상 방사선 검출기군(3A, 3B)의 구멍부(33)의 축방향 길이의 합계는, 실시예 1에 있어서의 촬상장치(2)의 구멍부(33)의 축방향에 있어서의 방사선 검출기 배열의 길이와 동일하고, 종래의 PET용 촬상장치에 있어서의 그 길이와도 동일하다.
고리형상 방사선 검출기군(3A)의 각 방사선 검출기(4A)는 각각 따로따로의 X선 신호처리장치(20)에 배선(27A)에 의하여 접속된다. 고리형상 방사선 검출기군 (3A 및 3B)의 각 방사선 검출기(4B)는 각각 따로따로의 신호변별장치(21)의 가동단자(23)에 배선(27B)에 의하여 접속된다.
또한 촬상장치(2A)는 X선원장치(8A) 및 고리형상의 X선원장치 유지부(13)를 가지는 X선원 둘레 방향 이동장치(7A)를 구비하고 있다. X선원장치 유지부(13)는 실시예 1의 그것과 동일한 구성으로서 고리형상 유지부(5A)의 외면에 설치된다. X선원장치(8A)는 X선원(9) 및 X선원 구동장치(10)를 가지고, 축방향 이동 아암(11)을 가지고 있지 않다. 본 실시예에서는 X선원(9)은 고리형상 유지부(5A 및 5B)로부터의 바깥쪽에 위치하고, 고리형상 간극(48)과 대향하고 있다. X선원(9)은 X선의 방출구가 고리형상 방사선 검출기 배열(49)내의 방사선 검출기(4A)에서 X선원(9)과는 180° 반대측에 위치하는 그 방사선 검출기(4A)의 방향을 향하도록 구멍부(33)의 축방향에 대하여 경사져서 X선원 구동장치(10)의 케이싱에 설치된다.
본 실시예도 실시예 1과 마찬가지로 1대의 촬상장치를 사용하여 PET 검사와 X선 CT검사를 행한다. 본 실시예에 있어서의 PET 검사는 실시예 1과 마찬가지로 방사성 약제에 기인하여 피검진자(34)로부터 방출된 γ선을 제 2 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4B)로부터 검출함으로써 행하여진다. 또 X선 CT 검사는 실시예 1에 있어서 X선원장치(8)를 둘레 회전시킨 경우와 마찬가지로 X선원장치(8A)를 가이드 레일(12)을 따라 피검진자(34)의 주위를 둘레 회전시킴으로써 행하여진다. PET 검사 및 X선 CT 검사시에는 침대(16)의 이동에 의하여 피검진자(34)를 구멍부 (33)의 축방향으로 이동시켜 행한다. 본 실시예는 X선원장치(8A)의 주위를 원활하게 행하기 위하여 고리형상 유지부(5A)보다도 바깥쪽에서 지지부재(6B)와 X선원장치유지부(13) 사이에 공간(51)이 형성된다. X선원장치(8A)는 둘레 회전할 때에 이 공간(51)을 통과한다. 본 실시예에서는 경사진 X선원(9)으로부터 방출되어 고리형상간극(48)을 통과한 X선은 침대(16) 위에 뉘여져 있는 피검진자(34)에 대하여 경사 방향으로 조사되어 피검진자(34)의 체내를 비스듬하게 투과한다. 이 투과한 X선은 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4A, 4B)에서 검출된다. 본 실시예에서는 제 1 방사선 검출기는 X선원(9)과 대향하는 고리형상 방사선 검출기군(3A)의 슬릿(48)측에 위치한다. X선원(9)으로부터 방출되는 X선은 퍼짐을 가지기 때문에 고리형상 방사선 검출기군(3A)내에서 고리형상 방사선 검출기 배열(49)에 인접하는 방사선 검출기(4B)를 포함하는 고리형상 방사선 검출기 배열 및 고리형상 방사선 검출기군(3B)내의 슬릿(48)측의 방사선 검출기(4B)를 포함하는 고리형상 방사선 검출기 배열에도 제 1 방사선 검출기(4)가 존재한다. 제 1 방사선 검출기는 X선원(9)의 둘레 회전에 따라 실시예 1과 마찬가지로 구멍부(33)의 둘레 방향으로 이동한다.
제 1 방사선 검출기에 포함된 방사선 검출기(4A, 4B)로부터 출력된 X선 촬상신호는 실시예 1과 동일하게 처리된다. X선 신호처리장치(20)로부터 출력된 X선 촬상신호의 강도정보가 컴퓨터(30)에 입력된다. 제 2 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4B)로부터 출력된 γ선 촬상신호는 실시예 1과 마찬가지로 신호변별장치 (21)에 의하여 처리된다. 컴퓨터(30)는 실시예 1과 마찬가지로 도 5에 나타내는 처리를 행하여 합성 단층상의 데이터를 작성한다. 본 실시예는 피검진자(35)의 체내를 비스듬하게 투과한 X선에 대한 X선 촬상신호를 사용하여 X선 CT상을 얻기 때문에 그 X선 CT상의 정밀도가 저하하지 않도록 하는 각도로 X선원(9)을 경사지게 할 필요가 있다.
고리형상 방사선 검출기군(3A) 및 고리형상 방사선 검출기군(3B)을 동시에 사용하여 PET 검사를 실시함으로써, 양 검출기군에 끼워지는 슬릿(48) 및 고리형상 방사선 검출기 배열(49)의 영역에 대해서도 실질적으로 PET 검사하는 것이 가능하다. 구체적으로는 고리형상 방사선 검출기군(3A)에 있어서의 방사선 검출기(4B)와 고리형상 방사선 검출기군(3B)에 있어서의 방사선 검출기(4B)사이에서 γ선의 동시계수를 행하여 데이터화함으로써 슬릿(48) 및 고리형상 방사선 검출기 배열(49)로 형성되는 영역[γ선을 검출하는 방사선 검출기(4B)가 설치되어 있지 않은 영역]을 비스듬하게 가로지르는 데이터를 얻는다. 이 데이터를 사용한 보간처리를 행함으로써 슬릿(48) 및 고리형상 방사선 검출기 배열(49)로 형성되는 영역에 대한 2차원 단면 PET 화상을 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서의 PET 검사는 고리형상 방사선 검출기군(3A)과 고리형상방사선 검출기군(3B)을 개별로 사용하여 독립으로 실시하는 것도 가능하다.
본 실시예는 실시예 1에서 생기는 (1)∼(7)의 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 실시예는 이하의 (10)∼(13)의 효과를 얻을 수 있다.
(10) 본 실시예에서는 고리형상 방사선 검출기군(3A)의 바깥쪽에서 X선원(9)이 둘레 회전하기 때문에 고리형상 유지부(5A, 5B)의 지름이 작아진다. 이 때문에 180°정반대에 위치하는 2개의 방사선 검출기 사이의 거리가 짧아져 PET상의 화질을 향상할 수 있다. 피검진자(34)의 체내에서 발생한 1쌍의 γ선은 완전히 180°가 아니라 180°±0.6°의 방향으로 방출된다. 이들 방사선 검출기 사이의 거리가길어지면 ±0.6°의 영향이 커져 동시계수장치(28)에 의하여 특정되는 그 1쌍의 γ선에 대한 2개의 검출점도 약간 어긋남이 생긴다. 이들 방사선 검출기 사이의 거리가 짧으면 ±0.6°의 영향도 작아져 동시계수장치(28)에 의하여 특정되는 그 1쌍의 γ선에 대한 2개의 검출점도 참된 위치에 가까워진다. 이 때문에 본 실시예에서는 PET상의 화질이 향상한다.
(11) 본 실시예는 고리형상 방사선 검출기군(3A)의 바깥쪽에서 X선원(9)이 둘레 회전하기 때문에, 실시예 1에 있어서의 X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)과 같이 피검진자(34)로부터 방출되는 γ선을 차단하는 물체가 방사선 검출기의 앞면에 존재하지 않는다. 이 때문에 본 실시예에서는 실시예 1과 같은 검출 데이터가 결손된다는 문제가 생기지 않는다.
(12) 본 실시예는 고리형상 방사선 검출기군의 외형이 작아지는 관계상, 실시예 1에 비하여 방사선 검사장치를 더욱 소형화할 수 있다.
(13) 본 실시예에서는 고리형상 방사선 검출기 배열(49)은 방사선 검출기로서 방사선 검출기(4A)만을 가지고 X선을 검출하고 있어, 그 배열(49)에 있어서의 방사선 검출기(4A)의 배열 피치를 다른 고리형상 방사선 검출기 배열에 있어서의 방사선검출기(4B)의 배열 피치보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에 X선 CT검사의 분해능을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서 방사선 검출기(4A)만을 방사선 검출기로서 포함하는 고리형상 방사선 검출기 배열을 고리형상 방사선 검출기군(3B)내의 슬릿(48)측에 위치시켜 X선원(9)에 있어서의 X선의 방출구가 고리형상 방사선 검출기군(3B)내의 방사선검출기(4A)에서 X선원(9)과는 180°반대측에 위치하는 그 방사선 검출기(4A)의 방향을 향하도록 구멍부(33)의 축방향에 대하여 경사지게 하여 X선원 구동장치(10)의 케이싱에 설치하여도 좋다. 또 X선원장치 유지부(13)를 고리형상 유지부(5B)에 설치하여 상기한 바와 같이 X선원(9)의 X선 방출구가 고리형상 방사선 검출기군(3A)의 방사선 검출기(4A)를 향하도록 경사지게 하여도 좋다. 또한 본 실시예의 고리형상방사선 검출기군(3A, 3B)의 모든 방사선 검출기를 방사선 검출기(4B)로서 고리형상방사선 검출기 배열(49)내의 방사선 검출기(4B)에 실시예 2와 마찬가지로 도 6에 나타내는 X선 신호처리장치(20A)를 접속하여도 좋다.
본 실시예로부터 고리형상 방사선 검출기군(3B) 및 슬릿(48)을 제거하여 고리형상 방사선 검출기 배열(49)을 피검진자 유지장치(14)에 가장 가까운 위치에 배치하여도 좋다. 이 경우에는 X선 CT의 전신검사는 PET 검사의 전신검사를 위하여 피검진자의 이동시에 행하면 좋다. 그와 같은 구성에 의하여 X선 CT 검사로부터 PET 검사로 이행할 때의 피검진자의 이동거리 및 이동시간을 최소화하는 것이 가능하다.
(실시예 4)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 4의 방사선 검사장치(1B)를 도 9 및 도 10을 사용하여 이하에 설명한다. 방사선 검사장치(1B)는 촬상장치(2B)를 구비하고, 촬상장치(2B) 이외의 구성은 방사선 검사장치(1)와 동일하다. 방사선 검사장치(1B)의 구성 중, 방사선 검사장치(1)와 다른 부분에 대하여 설명한다. 촬상장치(2B)는 고리형상 방사선 검출기군(3C) 및 X선원 둘레 방향 이동장치(7B)를 구비하고 있다. 고리형상 방사선 검출기군(3C)은 유지부재(6)에 설치되는 고리형상 유지부(5C)의 내면에 실시예 1과 마찬가지로 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열을 구성하는 다수의 방사선 검출기를 설치하고 있다. 고리형상 유지부(5C)는 둘레 방향에 있어서 180°에 걸쳐 절삭되어 형성된 관통구멍인 슬릿(48A)을 가진다. 슬릿(48A)은 방사선 검출기 1개분의 폭을 가지고 고리형상 유지부(5C)의 상반부(上半部)에 위치한다. 고리형상 방사선 검출기군(3C)은 슬릿(48A)의 부분에 위치하는 일렬의 방사선 검출기 배열(52)이 방사선 검출기로서 방사선 검출기(4A)만을 가지고, 다른 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열(53)이 방사선 검출기로서 방사선 검출기(4B)만을 가지고 있다. 방사선 검출기 배열(52)은 슬릿(48A)의 부분에 방사선 검출기를 배치하고 있지 않고, 슬릿(48A)의 부분을 제외한 약 180°의 영역에 방사선 검출기(4A)를 배치한다. 고리형상 방사선 검출기 배열(53)은 구멍부(33)의 주위에서 360°의 영역에 걸쳐 방사선 검출기(4B)를 배치한다. 고리형상 유지부(5C)의 안쪽에서 슬릿 (48A)의 부분에 납으로 구성된 콜리미터(55)가 설치된다. 방사선 검출기(4A, 4B)는 콜리미터(55)의 바깥쪽에 위치한다. 방사선 검출기(4A)는 배선(27A)에 의하여 X선신호처리장치(20)(도 1)에 접속되고, 방사선 검출기(4B)은 배선(27B)에 의하여 신호변별장치(21)(도 1)에 접속된다.
선원 둘레 방향 이동장치(7B)는 대략 반원형의 X선원장치 유지부(13A) 및 X선원장치(8B)를 구비한다. 반원형의 가이드 레일(12A)이 설치되는 X선원장치 유지부 (13A)가 고리형상 유지부재(5C)의 바깥쪽에 설치된다. X선원장치(8B)는 X선원(9) 및 X선원 구동장치(10)를 가지는 X선원장치(8C)를 구비한다. X선원장치(8B)는 X선원(9)의 X선 방출구가 구멍부(33)의 축심에 대하여 수직으로 방사선 검출기 배열 (52)의 방사선 검출기(4A)의 방향을 향하도록 X선원(9)을 X선원 구동장치(10)에 설치되어 있다.
본 실시예도 PET용 약제를 투여하여 침대(16) 위에 누워 있는 피검진자(34)에 대하여 1대의 촬상장치(2B)를 사용하여 PET 검사 및 X선 CT검사를 행한다. PET 검사 및 X선 CT 검사시에는 실시예 3과 마찬가지로 피검진자(34)를 축방향으로 이동시켜 행한다. X선 CT 검사는 X선원(9)으로부터 방출되어 슬릿(48A) 및 콜리미터(55)를 통과한 X선을 피검진자(34)에게 조사함으로써 행하여진다. 본 실시예는 실시예 1과 마찬가지로 PET 검사가 피검진자(34)로부터 방출된 γ선을 제 2 방사선 검출기에 포함된 방사선 검출기(4B)로 검출함으로써 행하여지고, X선 CT검사가 피검진자 (34)를 투과한 X선을 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기(4A)로 검출함으로써 행하여진다. 방사선 검출기(4A)로부터 출력된 X선 촬상신호 및 방사선 검출기 (4B)로부터 출력된 X선 촬상신호 및 γ선 촬상신호의 처리는 실시예 1과 마찬가지로 행하여져 컴퓨터(30)에 의하여 합성 단층상 데이터가 작성된다.
본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사에서는 X선원(9)은 X선원 구동장치(10)를 가이드 레일(12A)을 따라 이동시킴으로써 180°범위내에서 피검진자(34)의 주위를 이동하여 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기로 X선 촬상신호를 얻고 있다. X선 신호처리장치(20)는 방사선 검출기(4A)로부터의 X선 촬상신호를 입력하여 X선 촬상신호의 강도정보를 얻는다. 컴퓨터(30)는 그 강도정보를 사용하여 X선 CT 상의 2차원 단면 데이터를 얻는다. 이들 외의 2차원 단면 데이터는 피검진자(34)의 구멍부(33)의 축방향으로의 이동 및 X선원(9)의 가이드 레일(12A)에 따른 이동에 의하여 얻어지는 X선 촬상신호를 사용하여 작성할 수 있다. 이들 2차원 단면 데이터를 중첩하여 X선 CT상의 3차원 단면 데이터를 얻을 수 있다.
본 실시예에 의하면 실시예 1에서 생기는 (1)∼(7)의 효과 및 실시예 3에서 생기는 (1)∼(13)의 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 실시예는 이하의 (14)의 효과를 얻을 수 있다.
(14) 콜리미터(55)의 방사선 차폐기능에 의하여 콜리미터(55)에 인접한 방사선 검출기(4A, 4B)에의 X선의 입사가 저지된다.
방사선 검출기 배열(52)을 고리형상 방사선 검출기군(3C)의 축방향에 있어서의 방사선 검출기 배열 중 피검진자 유지장치(14)에 가장 가까운 방사선 검출기 배열에 위치시켜도 좋다. 이 경우에는 X선원(9)도 그 위치에 오도록 X선 방사방향 이동장치(7B)의 설치위치를 바꿀 필요가 있다. 또한 본 실시예의 고리형상 방사선 검출기군(3C)의 모든 방사선 검출기를 방사선 검출기(4B)로서 방사선 검출기 배열 (52)내의 방사선 검출기(4B)에 실시예 2와 마찬가지로 도 6에 나타내는 X선 신호처리장치(20A)를 접속하여도 좋다.
(실시예 5)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 5의 방사선 검사장치를 이하에 설명한다. 본 실시예는 실시예 1에 있어서 방사선 검출기(4A, 4B)의 배치를 바꾼 구성을 가진다. 즉 도 11에 나타내는 바와 같이 피검진자 유지장치(14)측의 일렬의 고리형상 방사선 검출기 배열이 방사선 검출기로서 방사선 검출기(4A)만을 가지고, 다른 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열(53)이 방사선 검출기로서 방사선 검출기(4B)만을 가지고 있다. 본 실시예의 다른 구성은 실시예 1과 동일하다. 본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사 및 PET검사, 방사선 검출기(4A, 4B)로부터의 출력신호의 처리 및 컴퓨터(30)에 있어서의 합성 단층상 데이터의 작성처리는 실시예 1과 마찬가지로 행하여진다. 본 실시예는 실시예 1에서 얻어지는 (1)∼(9)의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 6의 방사선 검사장치(1C)를 도 12를 사용하여 이하에 설명한다. 방사선 검사장치(1C)는 방사선 검사장치(1)의 촬상장치(2)를 촬상장치(2C)로 바꾼 것으로, 다른 구성은 방사선 검사장치(1)와 동일하다. 촬상장치(2C)는 촬상장치(2)에 있어서의 방사선 검출기의 배열을 바꾼 것이다. 촬상장치 (2C)의 이외의 구성은 촬상장치(2)와 동일하다. 촬상장치(2C)의 방사선 검출기의 배열에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 다수의 방사선 검출기(4A)가 다수의 방사선 검출기(4B)보다도 안쪽에 배치되고, 방사선 검출기(4A)와 방사선 검출기(4B)는 구멍부(33)의 반경방향에 있어서 직선형상으로 적층 배치되어 있다. 구체적으로는 1개의 방사선 검출기(4A)와 1개의 방사선 검출기(4B)가 쌍이 되어 적층 배치되고, 방사선 검출기(4B)가 방사선 검출기(4A)의 바깥쪽에 위치한다. 이들 방사선 검출기 (4A 및 4B)는 구멍부(33)의 둘레 방향에 고리형상으로 배치되고, 또한 축방향으로도 복수열 배치된다. 본 실시예는 각각의 고리형상 방사선 검출기 배열은 방사선 검출기(4A 및 4B)를 포함하고 있다. 방사선 검출기(4A 및 4B)는 고리형상 유지부(5)에 설치된다. 방사선 검출기(4A)는 배선(27A)에 의하여 X선 신호처리장치(20)에 접속된다. 방사선 검출기(4B)는 배선(27B)에 의하여 신호변별장치(21)에 접속된다.
본 실시예도 PET용 약제를 투여하여 침대(16) 위에 누워 있는 피검진자(34)에 대하여 1대의 촬상장치(2C)를 사용하여 PET검사 및 X선 CT검사를 행한다. X선 CT 검사는 X선원(9)으로부터 방출된 X선을 피검진자(34)에게 조사함으로써 행하여지고, 피검진자(34)를 투과한 X선을 제 1 방사선 검출기에 포함되는 방사선 검출기 (4A)로 검출한다. PET검사는 피검진자(34)로부터 방출된 γ선을 제 2 방사선 검출기에 포함된 방사선 검출기(4B)로 검출함으로써 행하여진다. 에너지가 낮은 (80keV) X선은 1층째의 방사선 검출기(4A)에서 검출되고, 고에너지(511keV)의 γ선은 1층째의 방사선 검출기(4A)를 거의 무반응으로 통과하여 2층째의 방사선 검출기(4B)로 검출할 수있다. 방사선 검출기(4A)로부터 출력된 X선 촬상신호의 처리는 실시예 1과 마찬가지로 X선 신호처리장치(20)에 의하여 행하여진다. 방사선 검출기(4B)로부터 출력된 γ선 촬상신호의 처리는 실시예 1과 마찬가지로 신호변별처리장치(21)에 의하여 행하여진다. 컴퓨터(30)에 의한 합성 단층상 데이터의 작성은 실시예 1과 마찬가지로 행하여진다.
본 실시예는 실시예 1에서 얻어지는 효과(1)∼(9)를 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서 1층째의 방사선 검출기(4A)와 2층째의 방사선 검출기 (4B)와의 적층배치는 구멍부(33)의 축방향에 있어서의 일부의 고리형상 방사선 검출기 배열[예를 들면 피검진자 유지장치(14)에 가장 가까운 일렬의 고리형상 방사선 검출기 배열]만으로 하고, 다른 고리형상 방사선 검출기 배열은 방사선 검출기(4A)를 포함하지 않고 방사선 검출기(4B)를 포함하는 고리형상 방사선 검출기 배열로 하는 것도 가능하다.
(실시예 7)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 7의 방사선 검사장치(1D)를 도 13을 사용하여 이하에 설명한다. 방사선 검사장치(1D)는 실시예 3의 방사선 검사장치(1A)의 촬상장치(2A)를 촬상장치(2D)로 바꾼 것이고, 다른 구성은 방사선 검사장치(1A)와 동일하다. 촬상장치(2D)는 촬상장치(2A)에 있어서의 방사선 검출기(4A)의 설치위치를 바꾼 것이다. 촬상장치(2D) 이외의 구성은 촬상장치(2A)와 동일하다. 촬상장치 (2D)에 있어서의 방사선 검출기(4A)의 설치구조에 대하여 설명한다.
촬상장치(2D)는 X선원 둘레 방향 이동장치(7D)를 구비하고 있고, 고리형상 유지부(5A)에 방사선 검출기(4A)를 설치하고 있지 않다. 즉 고리형상 방사선 검출기군(3A, 3B) 모두 방사선 검출기(4A)를 포함하고 있지 않다. 본 실시예에서는 X선원둘레 방향 이동장치(7D)가 방사선 검출기(4A)를 포함하고 있다. X선원 둘레 방향 이동장치(7D)는 고리형상 유지부(5A)를 둘러 싸는 고리형상 연결부(56)를 구비하고 있고, X선원장치(8A)의 X선원 구동장치(10)가 고리형상 연결부(56)에 설치된다. 구멍부(33)의 둘레 방향에 배치된 복수의 방사선 검출기(4A)는 슬릿(48)내에 일부가 삽입되는 유지부재(57)에 설치되어 있다. 각 방사선 검출기(4A)는 슬릿(48)내에 위치하고 있다. 이들 방사선 검출기(4A)는 X선원(9)으로부터 방출되는 팬빔의 퍼짐을 커버할 수 있는 범위에 설치된다. 본 실시예는 실시예 3과 같이 X선원(9)을 경사지게 하여 배치할 필요가 없다.
PET 검사는 실시예 3과 같이 행하여진다. X선 CT 검사를 행하는 경우에는 X선원 구동장치(10)의 작용에 의하여 고리형상 연결부(56)가 가이드 레일(12)을 따라 고리형상 유지부(5A)의 주위를 둘레 회전한다. 이 움직임에 맞추어 X선원(9) 및 방사선 검출기(4A)가 피검진자(34)의 주위를 이동한다. 방사선 검출기(4A)는 슬릿 (48)내를 둘레 방향으로 이동한다. X선원(9)으로부터 방출되어 피검진자(34)를 투과한 X선은 각 방사선 검출기(4A)로 계측된다. 본 실시예에서도 실시예 1과 마찬가지로 합성 단층상의 데이터를 작성할 수 있다. 본 실시예는 상기 (1)∼(7), (10)∼ (13)의 효과를 얻을 수 있다. 또 방사선 검출기(4A)는 본 실시예와 같이 방사선 검출기(4B)와 옆으로 나열시키는 것은 아니고, 예를 들면 고리형상 유지부(5A 및 5B)의 바깥쪽, 즉 공간(51)내에 위치하도록 배치하여도 좋다.
본 발명에 의하면, X선 및 γ선을 사용한 피검체의 방사선검사를 행할 수 있는 방사선 검사장치를 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 적합한 일 실시예인 실시예 1의 방사선 검사장치의 구성도,
도 2는 도 1의 II-II 단면도,
도 3은 도 1의 고리형상 방사선 검출기군에서의 방사선 검출기의 배열을 나타내는 사시도,
도 4는 도 1에 나타내는 신호변별장치의 상세 구성도,
도 5는 도 1의 컴퓨터에서 실행되는 합성 단층상 데이터를 얻는 처리의 설명도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예인 실시예 2의 방사선 검사장치에 사용되는 X선신호처리장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예인 실시예 3의 방사선 검사장치의 구성도,
도 8은 도 7의 고리형상 방사선 검출기군에서의 방사선 검출기의 배열을 나타내는 사시도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예인 실시예 4의 방사선 검사장치의 구성도,
도 10은 도 9의 IX-IX 단면도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예인 실시예 5의 방사선 검사장치에 있어서의 고리형상 방사선 검출기군에서의 방사선 검출기의 배열을 나타내는 사시도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예인 실시예 6의 방사선 검사장치의 구성도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예인 실시예 7의 방사선 검사장치의 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 1A, 1B, 1C : 방사선 검사장치 2, 2A, 2B, 2C : 촬상장치
3A, 3B, 3C : 고리형상 방사선 검출기군
4A, 4B : 방사선 검출기 6, 5A, 5B, 5C : 고리형상 유지부
7, 7A, 7B, 7C : X선원 둘레 방향 이동장치
8, 8A, 8B, 8C : X선원장치 9 : X선원
10 : X선원 구동장치 11 : 피검진자 유지장치
12, 12A : 가이드 레일 13, 13A : X선원장치 유지부
14 : 피검진자 유지장치 16 : 침대
17 : 구동장치 제어장치 18 : X선원 제어장치
19 : 신호처리장치 20, 20A : X선 신호처리장치
21 : 신호변별장치 22, 43 : 전환 스위치
26, 47 : γ선 변별장치 28 : 동시계수장치
29 : 단층상 작성장치 30 : 컴퓨터
31 : 기억장치 32 : 표시장치
33 : 구멍부 34 : 피검진자
48, 48A : 슬릿 55 : 콜리미터

Claims (13)

  1. 피검체를 올려 놓는 침대와 촬상장치를 구비하고,
    상기 촬상장치는 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과,
    상기 X선원을 상기 침대가 삽입되는 구멍부의 둘레 방향으로 이동시키는 X선원 이동장치와,
    상기 구멍부의 주위에 배치되어 상기 피검체로부터의 γ선을 실질적으로 검출하지 않고 X선을 검출하고, 또한 X선의 검출신호인 제 1 검출신호를 출력하는 복수의 제 1 방사선 검출기와,
    상기 구멍부의 주위에 배치되어 상기 피검체로부터의 γ선 및 X선을 검출하고, 또한 상기 제 1 검출신호 및 γ선의 검출신호인 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 제 2 방사선 검출기를 가지고,
    상기 제 1 방사선 검출기로부터 출력된 상기 제 1 검출신호를 처리하는 제 1 신호처리장치와,
    상기 제 2 방사선 검출기로부터 출력된 상기 제 2 검출신호를 처리하는 제 2 신호처리장치를 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  2. 피검체를 올려 놓는 침대와 촬상장치를 구비하고,
    상기 촬상장치는 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과,
    상기 X선원을 상기 침대가 삽입되는 구멍부의 둘레 방향으로 이동시키는 X선원 이동장치와,
    상기 구멍부의 주위에 배치되어 상기 피검체로부터의 γ선 및 X선을 검출하고, 또한 X선의 검출신호인 제 1 검출신호 및 γ선의 검출신호인 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 복수의 제 1 방사선 검출기와,
    상기 구멍부의 주위에 배치되어 상기 피검체로부터의 γ선 및 X선을 검출하고, 또한 상기 제 1 검출신호 및 상기 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 제 2 방사선 검출기를 가지고,
    상기 제 1 방사선 검출기로부터 출력된 상기 제 1 검출신호를 처리하는 제 1 신호처리장치와,
    상기 제 2 방사선 검출기로부터 출력된 상기 제 2 검출신호를 처리하는 제 2 신호처리장치를 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 X선원이 상기 제 1 방사선 검출기 및 상기 제 2 방사선 검출기보다도 상기 구멍부의 중심측을 상기 구멍부의 둘레 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 검출기 및 상기 제 2 방사선 검출기를 포함하고, 상기 구멍부를 둘러 싸는 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열이, 상기 구멍부의 축방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 구멍부를 둘러 싸서 배치된 복수의 방사선 검출기를 가지는 고리형상 방사선 검출기 배열을 복수열 상기 구멍부의 축방향에 배치하여 고리형상 방사선 검출기군이 형성되고, 상기 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열 중, 일부의 상기 고리형상 방사선 검출기 배열이 상기 방사선 검출기로서 상기 제 1 방사선 검출기만을 복수 포함하고 있고, 나머지 상기 고리형상 방사선 검출기 배열이 상기 방사선 검출기로서 상기 제 2 방사선 검출기만 복수 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 X선원이 상기 제 1 방사선 검출기 및 상기 제 2 방사선 검출기보다도 바깥쪽에서 상기 구멍부의 둘레 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 구멍부를 둘러 싸서 배치된 복수의 방사선 검출기를 가지는 고리형상 방사선 검출기 배열을 복수열 상기 구멍부의 축방향으로 배치하여 고리형상 방사선 검출기군이 형성되고,
    상기 X선원으로부터 방출되는 X선을 통과시키는 간극이 상기 고리형상 방사선검출기군에 형성되고,
    상기 복수의 고리형상 방사선 검출기 배열 중, 일부의 상기 고리형상 방사선 검출기 배열이 상기 방사선 검출기로서 상기 제 1 방사선 검출기만을 복수 포함하고, 또한 상기 간극에 인접하여 배치되고, 나머지의 상기 고리형상 방사선 검출기 배열이 상기 방사선 검출기로서 상기 제 2 방사선 검출기만 복수 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 구멍부를 둘러 싸서 배치된 복수의 방사선 검출기를 가지는 고리형상 방사선 검출기 배열을 복수열 상기 구멍부의 축방향으로 배치하여 고리형상 방사선 검출기군이 형성되고, 상기 X선원으로부터 방출되는 X선을 통과시키는 간극이 상기 고리형상 방사선 검출기군에 형성되고,
    상기 방사선 검출기로서 상기 제 1 방사선 검출기만을 상기 구멍부의 둘레 방향에 복수 포함하는 방사선 검출기 배열이 상기 X선원과 동일한 고리형상체 위에 상기 X선원과 대향하여 설치되고, 상기 제 1 방사선 검출기는 상기 X선원의 이동과 함께 상기 X선을 통과시키는 간극을 둘레 방향으로 이동하고, 나머지 상기 고리형상 방사선 검출기 배열이 상기 방사선 검출기로서 상기 제 2 방사선 검출기만 복수 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 검출기를 상기 제 2 방사선 검출기보다도 상기 구멍부측에 배치한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 방사선 검출기와 상기 제 2 방사선 검출기는 상기 구멍부의 반경방향에 있어서 직선형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  11. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  12. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 9항, 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 검출신호의 처리에 의하여 상기 제 1 신호처리장치로부터 출력되는 제 1 정보에 의거하여 상기 피검체의 제 1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제 2 검출신호의 처리에 의하여 상기 제 2 신호처리장치로부터 출력되는 제 2 정보에 의거하여 상기 피검체의 제 2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제 1 단층상의 데이터와 상기 제 2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 단층상이 X선 CT상이고, 상기 제 2 단층상이 PET상인 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
KR10-2002-0083278A 2001-12-26 2002-12-24 방사선 검사장치 KR100488212B1 (ko)

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