KR100501588B1 - 방사선 검사 장치 및 그 검사 방법 - Google Patents

방사선 검사 장치 및 그 검사 방법 Download PDF

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Abstract

방사선 검사 장치의 촬상 장치는 케이싱에 형성되어 피검자가 삽입되는 원통부의 주위에 환상으로 복수의 방사선 검출기를 배치한다. X선원을 갖는 X선원 장치가 케이싱에 설치된 환상의 가이드 레일을 따라 원통부의 둘레 방향으로 이동한다. 각 방사선 검출기는 피검자를 투과한 X선의 검출 신호인 X선 검출 신호 및 방사성 약제에 기인하여 피검자로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 γ선 검출 신호의 양쪽을 출력한다. 컴퓨터는 X선 검출 신호에 기초한 X선 CT상 데이터 및 γ선 검출 신호에 기초한 PET상 데이터를 작성하고, X선 CT상 데이터 및 PET상 데이터를 이용하여 합성 단층상 양 데이터를 작성한다. 1대의 촬상 장치에 포함되는 각 방사선 검출기가 각각 X선 검출 신호 및 γ선 검출 신호를 출력하기 때문에, 방사선 검사 장치의 구성을 현저히 단순화할 수 있다.

Description

방사선 검사 장치 및 그 검사 방법{RADIATION INSPECTION APPARATUS AND INSPECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 방사선 검사 장치 및 그 검사 방법에 관한 것으로, 특히 양전자 방출형 CT(Positron Emission Computed Tomography, 이하, PET라고 함) 및 단광자 방출형 CT(Single Photon Emission Computed Tomography, 이하 SPECT라고 함)에 적용하기에 적합한 방사선 검사 장치 및 그 검사 방법에 관한 것이다.
피검자의 체내의 기능, 형태에 해를 끼치지 않고 촬상하는 기술로서, 방사선을 이용한 검사가 있다. 그 중에서, 사용하는 방사선을 이용한 대표적인 검사 방법으로서, X선 CT, PET 및 SPECT가 있다. X선 CT는 X선원(X-ray source)으로부터 방출된 방사선을 피검자에게 조사하고, 그 피검자의 체내에 있어서의 방사선의 투과율로부터 체내의 형태를 촬상하는 방법이다. 체내를 투과한 X선의 강도를 방사선 검출기에서 검출함으로써, X선원과 방사선 검출기 사이의 선감약계수(linear attenuation coefficient)가 구해진다. 이 선감약계수를 IEEE Transaction on Nuclear Science NS-21권의 21페이지에 기재되어 있는 필터드 백 프로젝션법(Filtered Back Projection Method) 등을 이용하여 각 복셀의 선감약계수를 구해, 그 값을 CT치로 변환한다. X선 CT에 자주 이용되는 선원(線源)은 약 80kev 전후이다.
PET는 양전자 방출 핵종 (15O, 13N, 11C, 18F) 및 체내의 특정 세포에 모이는 성질을 갖는 물질을 포함하는 방사성 약제(이하, PET용 약제라고 함)를 피검자에게 투여하고, 그 PET용 약제가 체내의 어느 부위에서 많이 소비되고 있는지를 조사하는 방법이다. PET용 방사성 약제 중의 양전자 방출 핵종으로부터 방출된 하나의 양전자가 부근 세포의 전자와 결합하여 소멸하고, 511keV의 에너지를 갖는 1쌍의 γ선(γ선쌍이라고 함)을 방사한다. 이들 γ선은 서로 정반대 방향으로 방사된다. 이 1쌍의 γ선을 방사선 검출기에서 검지하면, 어느 2개의 방사선 검출기 사이에서 양전자가 방출되었는지를 알 수 있다. 이들 다수의 γ선쌍을 검지함으로써, PET용 약제를 많이 소비하는 장소를 알 수 있다. 예를 들면, 특정 세포에 모이는 성질을 갖는 물질로서 당을 이용하여 양전자 방출 핵종을 포함하는 PET용 약제를 제조한 경우, 이 PET용 약제는 당 대사가 심한 암세포에 모인다. 이 때문에, 암 병소를 발견하는 것이 가능하다. 또, 취득된 데이터는 조금전에 언급한 필터드 백 프로젝션 등의 방법에 의해 각 복셀의 방사선 발생 밀도로 변환된다. PET에 이용되는 15O, 13N, 11C, 18F는 2분 내지 11분의 단(短) 반감기의 방사선 동위 원소이다.
SPECT는 싱글 포톤 방사 핵종을 포함하는 방사성 약제(이하, SPECT용 약제)를 피검자에게 투여하고, 핵종으로부터 방출되는 γ선을 γ선 검출기로 검출한다. SPECT에 의한 검사시에 자주 이용되는 싱글 포톤 방출 핵종으로부터 방출되는 γ선의 에너지는 수100keV 전후이다. SPECT의 경우, 단일 γ선이 방출되기 때문에, 검출 소자에 입사한 각도를 얻을 수 없다. 그래서, 콜리메이터를 이용하여 특정 각도에서 입사하는 γ선만을 검출함으로써 각도 정보를 얻고 있다. SPECT는 특정한 종양이나 분자에 집적하는 성질을 갖는 물질 및 싱글 포톤 방출 핵종(99Tc, 67Ga, 201TI 등)을 포함하는 SPECT용 약제를 피검자에게 투여하고, SPECT용 약제에 의해 발생하는 γ선을 검지하여 SPECT용 약제를 많이 소비하는 장소를 특정하는 검사 방법이다. SPECT의 경우도, 얻어진 데이터는 필터드 백 프로젝션 등의 방법에 의해 각 복셀의 데이터로 변환된다. 또, SPECT에서도 트랜스미션 상을 촬영하는 일이 자주 있다. SPECT에 이용되는 99Tc, 67Ga, 201Tl은 PET에 이용되는 방사성 동위 원소의 반감기 보다도 길어 6시간 내지 3일이다.
종래, 상기 설명한 각 검사는 각각 독립하여 행해지고 있다. PET 및 SPECT에 의한 검사에서는 검사 장치 내에서 방사성 약제의 소비량 분포를 알 수 있다. 그러나, 피검자의 체내의 부위와의 대응에 관한 정보가 없기 때문에, 병소의 상세 위치를 판단할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 최근, PET상 또는 SPECT상과, 피검자 체내의 부위를 특정할 수 있는 X선 CT상과의 결합이 행해지고 있다. 그 방사선 검사 장치의 일 예가 일본국 특개평7-20245호 공보에 기재되어 있다. 즉, 그 방사선 검사 장치는 X선 CT 장치의 촬상 장치와 PET 장치의 촬상 장치를 바로 옆에 병렬로 설치하여, 의사적(擬似的)인 동시 촬상을 행한다. 피검자는 피검자 지지 장치의 베드 상에 눕혀지고, 베드의 수평 방향의 이동에 따라 양 촬상 장치 내로 순차 이송된다. 피검자는 X선 CT 장치의 촬상 장치로 촬상된 후, PET 장치의 촬상 장치로 촬상된다. 이 경우, 2개의 촬상을 행하는 시간 간격이 짧으므로, 피검자는 베드 위에서 거의 움직이지 않기 때문에 2개의 촬상 장치에서 얻어진 촬상 데이터인 PET 데이터와 X선 CT 데이터의 대응 관계를 알 수 있다. 이 대응 관계의 정보를 이용하여 PET 데이터와 X선 CT 데이터를 결합하여, 피검자의 병소 위치를 특정한다.
일본국 특개평9-5441호 공보는, 베드를 겸용하여, X선 CT 장치의 촬상 장치와 SPECT 장치의 촬상 장치를 바로 옆에 병렬로 배치한 방사선 검사 장치를 기재하고 있다. 각 촬상 장치에서 얻어진 촬상 데이터인 X선 CT 데이터와 SPECT 데이터를 결합하여 피검자의 병소 위치의 측정을 행하고 있다.
상기 각 공개 공보에 기재된 방사선 검사 장치에서는, 일견하면 2개의 촬상 데이터의 위치 관계가 명확한 듯이 생각되지만, 피검자가 양 촬상 장치 사이에서 움직일 가능성이 있다. 최근의 PET 장치의 촬상 장치의 분해능은 약 5㎜이고, X선 CT 장치의 촬상 장치의 분해능은 그것보다도 약 1자리수 적게 약 0.5㎜이다. 따라서, 양 촬상 장치 사이에서 피검자가 움직이거나, 피검자의 각도가 변하면 양 촬상 장치에서 얻어진 각 촬상 데이터의 대응 관계가 불명료하게 된다. 그 결과, 예를 들면 각각의 촬상 데이터를 화상 재구성한 후, 공통하여 각 상에 존재하는 특징 영역을 추출하고, 그 특징 영역의 위치 관계로부터 각 상의 위치 관계를 구하여, 위치 일치를 행할 필요가 생긴다. 또, 이들의 방사선 검사 장치는, 방사선 검출기 등을 각각 갖는 2개의 촬상 장치를 구비하고 있기 때문에 장치 구성이 복잡하다.
본 발명의 목적은 장치 구성이 단순화된 방사선 검사 장치 및 그 검사 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은 피검체를 투과한 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호의 양쪽을 출력하는 복수의 방사선 검출기를 구비하는 데에 있다. 각각의 방사선 검출기가 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호를 출력하기 위해, 그 방사선 검출기를 구비한 방사선 검사 장치는 피검체를 투과한 X선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 구비한 촬상 장치 및 피검체로부터 방출된 γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 구비한 다른 촬상 장치를 구비한 종래의 방사선 검사 장치에 비해 장치 구성이 현저히 단순화된다. 방사선 검사 장치는 방사선을 이용하여 피검체를 검사하는 장치이다.
바람직하게는, 그 제1 검출 신호에 기초하여 피검체의 제1 단층상(斷層像)의 데이터를 작성하고, 그 제2 검출 신호에 기초하여 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 제1 단층상의 데이터와 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 다른 특징은 촬상 장치가, 피검체로부터의 방사선을 검출하여 환상(環狀)으로 설치된 복수의 방사선 검출기를 갖는 방사선 검출기 환상체와, 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, X선원을 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동시키는 X선원 이동 장치를 포함하는 데에 있다. 복수의 방사선 검출기가 환상으로 배치되어 있기 때문에, 이들 방사선 검출기에 의해 피검체로부터 방출된 복수의 γ선의 쌍을 검출할 수 있는 동시에, 원주 방향으로 이동하는 X선원으로부터 방출되어 피검체를 투과한 X선도 검출할 수 있다. 이 때문에, 방사선 검사 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
바람직하게는, X선원이 상기 방사선 검출기 환상체의 외측에 위치하는 것이다.
<제1 실시예>
본 발명의 바람직한 일 실시예인 방사선 검사 장치를 도1 및 도2를 이용하여 이하에 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사 장치(1)는 촬상 장치(2), 피검자 지지 장치(14), 신호 변별 장치(19), 동시 계수 장치(26), 기억 장치(28), 컴퓨터(27) 및 표시 장치(29)를 구비하고 있다. 피검자 지지 장치(14)는 지지 부재(15), 및 지지 부재(15)의 상단부에 위치하여 길이 방향으로 이동 가능하게 지지 부재(15)에 설치된 베드(16)를 갖는다. 촬상 장치(2)는 방사선 검출기(4), 관통하고 있는 원통부(30)를 갖는 케이싱(15), X선원 장치(8), 가이드 레일(12) 및 구동 장치 제어 장치(17)를 구비한다. 촬상 장치(2)는 베드(16)의 길이 방향에 대해 직각 방향으로 설치된다. 방사선 검출기(4)는 반도체 방사선 검출기이다. 다수의 방사선 검출기(4)(합계 10000개)가 피검자(35)가 삽입되는 원통부(30)의 주위를 둘러싸도록 배열되어 케이싱(15)에 설치된다. 즉, 다수의 방사선 검출기(4)가 원통부(30)의 원주 방향으로 배치된 환상 방사선 검출기열(烈)이 형성된다. 이 환상 방사선 검출기열이 원통부(30)의 축방향, 즉 베드(16)의 길이 방향으로 복수열 배치되어, 방사선 검출기 환상체가 형성된다. 방사선 검출기(4)의 검출부인 반도체 소자부는 카드뮴 텔러라이드(CdTe), 갈륨비소(GaAs), 또는 카드뮴 텔러라이드 아연(CZT) 등으로 구성된다.
X선원 장치(8)는 X선원(9) 및 X선원 구동 장치(10)를 갖는다. X선원 구동 장치(10)는 케이싱(15) 내에, 도시되어 있지는 않지만, 모터, 및 감속 기구를 갖는 동력 전달 기구를 구비한다. 동력 전달 기구는 모터에 연결된다. X선원(9)은 X선원 구동 장치(10)의 케이싱에 설치되어, 원통부(30) 내로 신장되어 있다. 환상의 가이드 레일(12)은 케이싱(15)의 피검자 지지 장치(14)에 면하는 측벽에, 원통부(30)를 둘러싸도록 설치된다. X선원 구동 장치(10)는 낙하하지 않도록 또한 환상의 가이드 레일(12)을 따라 이동 가능하게 가이드 레일(12)에 설치된다. X선원 구동 장치(10)는, 도시하고 있지 않지만, 전술한 동력 전달 기구로부터 회전력을 받는 피니언을 갖는다. 이 피니언은 가이드 레일(12)에 설치된 랙과 맞물린다.
신호 변별 장치(19)는 파형 정형 장치(41), γ선 변별 장치(42) 및 파고 분석 장치(43)를 갖는다. 신호 변별 장치(19)는 배선(23)에 의해 방사선 검출기(4)에 접속된다. 신호 변별 장치(19)는 각각의 방사선 검출기(4)마다 1개 설치된다. 배선(23)은 신호 변별 장치(19)의 파형 정형 장치(20)에 접속된다. γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38)는 파형 정형 장치(20)에 접속된다. γ선 변별 장치(21)는 동시 계수 장치(26)를 통해 컴퓨터(27)에 접속된다. 동시 계수 장치(26)는 1개로서 모든 γ선 변별 장치(21)에 접속된다. 동시 계수 장치(26)는 몇개의 γ선 변별 장치(21)마다 설치되어도 좋다. 각 파고 분석 장치(38)는 컴퓨터(27)에 접속된다. 기억 장치(28) 및 표시 장치 모니터(29)가 컴퓨터(27)에 접속된다. 전원(25)의 마이너스 단자는 저항(24)을 통해 배선(23)에 접속되고, 전원(25)의 플러스 단자는 방사선 검출기(4)에 접속된다. 신호 변별 장치(19)는 신호 처리 장치이다. 이 신호 처리 장치는 파고 분석 장치(38)를 갖는 제1 신호 처리 장치, 및 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)를 갖는 제2 신호 처리 장치를 구비한다.
본 실시예는 X선 CT 검사(X선원(9)로부터 방사되어 피검체인 피검자의 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기로 검출하는 행위) 및 PET 검사 (PET용 약제에 기인하여 피검자(35)의 체내로부터 방사되는 γ선을 방사선 검출기로 검출하는 행위)를 1대의 촬상 장치(2)를 이용하여 행하는 예이다.
검진을 행하기 전에, 우선 피검체인 피검자(35)의 체내에, 미리 주사 등의 방법에 의해 PET용 약제를 투여하고, PET용 약제가 촬상 가능한 상태로 체내로 확산하여 환부에 모일 때 까지의 소정 시간을 대기한다. PET용 약제는 검사하는 환부에 따라 선택된다. 이 소정 시간의 경과에 따라 PET용 약제는 피검자(35)의 환부(예를 들면 암의 환부)에 모인다. 그 소정 시간이 경과한 후, 피검자(35)를 피검자 지지 장치(14)의 베드(16) 상에 눕힌다.
촬상 장치(2)를 이용하여 피검자(35)의 촬상을 행하는 경우, 베드(16)를 촬상 장치(2)를 향해 이동시킨다. 베드(16) 상의 피검자(35) 및 베드(16)가 원통부(30) 내에 삽입되어 반대측으로 향해 이동한다. 피검자(35)의 체내의 환부로부터 방출된 511keV의 γ선은 방사선 검출기(4)에 입사된다. 한편, X선원(9)으로부터 조사된 어떤 에너지를 갖는 X선은 피검자(35)를 투과한 후, 방사선 검출기(4)에 입사된다. X선의 에너지는 예를 들면 80keV이다. X선 CT 검사중에는 X선원 장치(8)을 가이드 레일(12)을 따라 피검자(35)의 주위를 이동시키기 때문에, X선원(9)으로부터의 X선이 원주 방향의 모든 위치로부터 피검자(35)에게 조사된다. X선 CT 검사 개시시에 X선원 장치(8)를 가이드 레일(12)을 따라 이동시킬 때, 구동 장치 제어 장치(17)는 구동 개시 신호를 출력하여, X선원 구동 장치(10)의 모터에 접속된, 전원과 연결되는 개폐기를 폐쇄한다. 전류의 공급에 의해 모터가 회전하고, 그 회전력이 동력 전달 기구를 통해 피니언에 전달되어, 피니언이 회전한다. 피니언이 가이드 레일(12)의 랙과 맞물려 있기 때문에, X선원 장치(8)가 가이드 레일(12)을 따라 원주 방향으로 이동한다. X선원(9)은 원통부(30) 내에 삽입된 상태에서 피검자(35)의 주위를 이동한다. X선 CT 검사 종료시에는 구동 장치 제어 장치(17)는 구동 정지 신호를 출력하여 상기 개폐기를 개방한다.
각 방사선 검출기(4)는 X선원(9)으로부터 방사되어 피검자(35)의 체내를 투과한 X선, 및 PET용 약제에 기인하여 환부로부터 방출된 γ선 각각을 검출한다. 그리고, 각 방사선 검출기(4)는 그 체내를 투과한 X선의 검출 신호(이하, X선 촬상 신호라고 함) 및 γ선의 검출 신호(이하, γ선 촬상 신호라고 함) 양쪽을 포함하고 있는 출력 신호를 각각 출력한다. 각각의 출력 신호도, 촬상 신호로서, 해당하는 배선(23)을 통해 해당하는 신호 변별 장치(19)에 입력된다. 전원(25)은 방사선 검출기(4)를 작동시키기 위해 방사선 검출기(4)에 전압을 인가한다. 그 전압 인가에 의해 방사선 검출기(4)의 반도체 소자부에 전장이 발생하고 있기 때문에, 이 반도체 소자부에 X선 및 γ선이 입사되면, 반도체 소자부에 전하가 발생한다. 이 전하가 촬상 신호로서 방사선 검출기(4)로부터 출력된다.
신호 변별 장치(19)의 기능을 이하에 설명한다. 신호 변별 장치(19)는 방사선 검출기(4)의 출력 신호로부터 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 분리하는 기능을 갖는다. 즉, 신호 변별 장치(19)는 하나의 방사선 검출기(4)에서 검출한 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 에너지 변별하는 장치이다. 또, X선원(9)이 X선을 방사하는 시간 간격은 신호 변별 장치(19)의 동작 타임 윈도우 △τ에 비해 길다.
신호 변별 장치(19)의 파형 정형 장치(20)은 방사선 검출기(4)로부터의 출력 신호를 입력한다. 입력된 γ선 촬상 신호는 도3에 나타낸 바와 같이, 최초에 급격이 하강하고, 그 후 지수함수적으로 0에 근접하는 형태로 되어 있다. 파형 정형 장치(20)의 출력 신호를 입력하는 γ선 변별 장치(21)는 도3에 나타낸 바와 같은 파형의 γ선 촬상 신호를 처리할 수 없다. 이 때문에, 파형 정형 장치(20)는 도3에 나타낸 바와 같은 파형의 γ선 촬상 신호를, 예를 들면 도4에 나타낸 바와 같이 시간적인 가우스 분포의 파형을 갖는 γ선 촬상 신호로 변환하여 출력한다. 방사선 검출기(4)에서 검출된 X선 촬상 신호도, 파형 정형 장치(20)에서 파형이 가우스 분포로 정형되어 출력된다.
파형 정형 장치(20)의 출력 γ선 촬상 신호 및 X선 촬상 신호는 γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38)에 입력된다. γ선 변별 장치(21)가 γ선 촬상 신호를 처리하고, 파고 분석 장치(38)가 X선 촬상 신호를 처리할 필요가 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 이하의 연구가 이루어지고 있다.
PET용 약제로부터 방출된 양전자가 양전자 소멸에 의해 체내에서 생성하는 γ선의 에너지는 먼저 기술한 바와 같이 511keV이다. 그러나, 방사선 검출기(4)의 반도체 소자부 내에서 γ선의 에너지 모두가 전하로 변한다고는 할 수 없다. 이 때문에, γ선 변별 장치(21)는 예를 들면 에너지가 511keV 보다 낮은 450keV를 에너지 설정치로 하여, 이 에너지 설정치(제1 에너지 설정치라고 함) 이상의 에너지를 갖는 촬상 신호를 입력했을 때에 소정의 에너지를 갖는 펄스 신호를 발생시킨다. 즉, γ선 변별 정치(21)는 제1 에너지 설정치 이상의 에너지를 갖는 촬상 신호(γ선 촬상 신호)가 입력되었을 때에 상기 에너지를 갖는 펄스 신호를 발생시키는 장치이다.
파고 분석 장치(38)는 파형 정형 장치(20)로부터 출력된, 제1 에너지 설정치 보다도 낮은 에너지를 갖는 촬상 신호(X선 촬상 신호)가 입력되었을 때에, 그 촬상 신호의 계수치를 계측한다. 본 실시예예서는, 피검자(35)에게 조사되는 X선의 에너지가 80keV이기 때문에, 파고 분석 장치(38)는 제2 에너지 설정치인 70keV 이상이고 제3 에너지 설정치인 90keV 이하인 범위의 에너지를 갖는 촬상 신호(X선 촬상 신호)를 계수하여 그 촬상 신호의 계수치를 출력한다. 이와 같은 특정 에너지의 촬상 신호의 처리를 행함으로써 파고 분석 장치(38)의 부하는 현저히 경감된다.
상기와 같이, γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38)에서 특정 에너지를 갖는 촬상 신호를 처리하기 위해서는, 소정의 에너지 범위의 촬상 신호를 통과시키는 필터를 γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38) 내(또는 γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38)의 전단)에 설치하면 된다. 제1 에너지 설정치 이상의 에너지를 갖는 촬상 신호를 통과시키고, 그 설정치 보다도 낮은 에너지를 갖는 촬상 신호의 통과를 저지하는 제1 필터가 γ선 변별 장치(21) 내에 설치된다. γ선 변별 장치(21)는 제1 필터를 통과한 촬상 신호에 대해 펄스 신호를 발생한다. 제2 에너지 설정치 이상이고 제3 에너지 설정치 이하인 범위의 에너지를 갖는 촬상 신호를 통과시키고, 그 범위 밖의 에너지를 갖는 촬상 신호의 통과를 저지하는 제2 필터가 파고 분석 장치(38) 내에 설치된다. 파고 분석 장치(38)는 제2 필터를 통과한 촬상 신호(X선 촬상 신호)를 계수한다.
본 실시예는 신호 변별 장치(19)를 이용함으로써, 방사선 검출기(4)의 출력인 촬상 신호로부터 피크 계수치에 대한 에너지가 다른 γ선 촬상 신호 및 X선 촬상 신호를 분리할 수 있다.
동시 계수 장치(26)는 각 신호 변별 장치(19)의 γ선 변별 장치(21)로부터 출력된 펄스 신호를 입력하고 이들 펄스 신호를 이용하여 동시 계수를 행하고, γ선 촬상 신호에 대한 계수치를 구한다. 또한, 동시 계수 장치(26)는 전술한 1쌍의 γ선에 대한 1쌍의 펄스 신호에 의해 그 1쌍의 γ선을 검출한 2개의 검출점(1쌍의 방사선 검출기(4)의 위치)를 γ선 검출의 위치 정보로서 데이터화한다.
컴퓨터(27)는 도5에 나타낸 단계 54∼62의 처리 순서에 기초하여 처리를 실행한다. 이와 같은 처리를 실행하는 컴퓨터(27)는 단층상 데이터 작성 장치이다. 동시 계수 장치(26)에 의해 계수된 γ선 촬상 신호의 계수치, 동시 계수 장치(26)로부터 출력된 검출점의 위치 정보, 및 파고 분석 장치(38)로부터 출력된 X선 촬상 신호의 계수치가 입력된다(단계 54). 입력된, γ선 촬상 신호의 계수치, 검출점의 위치 정보, 및 X선 촬상 신호의 계수치는 기억 장치(28)에 기억된다(단계 55).
다음에, 단계 56에서, X선 촬상 신호의 계수치의 보정이 행해진다. 이 보정에 대해 이하에서 상세히 설명한다.
피검자(35)에 조사하는 X선의 에너지는 전술한 바와 같이 80keV이고, PET용 약제에 기인하여 그 체내에서 발생하는 γ선에 비해 낮은 에너지이다. 파고 분석 장치(38)로부터 출력된 X선 촬상 신호의 계수치에는 에너지가 반도체 소자부 내에서 80keV 전후로 감쇠한 γ선 촬상 신호의 계수치가 포함되어 있다. 이 때문에, 그 X선 촬상 신호의 계수치로부터 γ선 촬상 신호의 계수치를 제거하는 보정을 행하여, 참(眞)인 X선 촬상 신호의 계수치를 구한다. X선 촬상 신호의 계수치의 보정 방법의 일 예를 설명한다. 예를 들면 511keV의 γ선의 검출 스펙트럼을 미리 측정하여 두고, 이 검출 스펙트럼의 측정 결과를 이용하여 80keV 전후의 γ선의 강도를 견적한다. 방사선 검출기(2)의 반도체 소자부에 대해 511keV의 γ선을 조사했을 때의 스펙트럼이 도6과 같이 얻어지는 것으로 한다. 그리고, 예를 들면 피검자(35)의 체내로부터 방출된 γ선이 어떤 반도체부에서 100개 검출된 것으로 한다. 이 경우, 도6의 피크 부분에서의 계수치(카운트수)가 100개가 되도록 도6에 나타낸 스펙트럼 전체의 계수치를 등배한 후, X선 촬상 신호의 계수치로부터 등배된 그 계수치를 감산함으로써, 도7에 나타낸 정확한 X선 촬상 신호 단체의 계수치(카운트치)가 얻어진다. 이 보정된 계수치는 기억 장치(28)에 기억된다.
기억 장치(28)에 기억되어 있는 X선 촬상 신호의 보정된 계수치를 이용하여 강도를 산출하고, 얻어진 강도의 데이터를 이용하여 피검자(35)의 체내의 각 복셀에서의 X선의 감쇠율을 산출한다(단계 57). 이 감쇠율 및 X선 촬상 신호의 강도는 기억 장치(28)에 기억된다.
피검자(35)의 횡단면의 단층상을, 해당하는 위치에서의 X선 촬상 신호의 감쇠율을 이용하여 재구성한다(단계 58). X선 촬상 신호의 강도, 즉 X선 촬상 신호의 감쇠율을 이용하여 재구성한 단층상을 X선 CT상으로 칭한다. X선 CT상을 재구성하기 위해, 기억 장치(28)로부터 판독된 X선 촬상 신호의 감쇠율을 이용하여 X선원(9)과 X선을 검출한 방사선 검출기(4)의 반도체 소자부와의 사이에 있어서의 체내에서의 선감약계수를 구한다. 이 선감약계수를 이용하여, 필터드 백 프로젝션법에 의해 각 복셀의 선감약계수를 구한다. 각 복셀의 선감약계수의 값을 이용하여 각 복셀에서의 CT값을 얻는다. 이들 CT값을 이용하여 X선 CT상의 데이터가 얻어진다. 이 X선 CT상의 데이터는 기억 장치(29)에 기억된다.
환부에서 발생한 γ선은 체내를 투과하는 동안에 흡수 감쇠되기 때문에, 이들 효과를 전술한 감쇠율의 데이터로부터 견적하여 γ선 촬상 신호의 계수치로 보정을 행함으로써, 더욱 고정밀한 γ선 촬상 신호의 계수치를 얻는 것도 가능하다. 단계 59에서는, γ선 촬상 신호의 계수치를 보정한다. γ선 촬상 신호의 계수치에 관한 보정 방법의 일 예를 이하에 설명한다. 먼저, X선 촬상 신호의 감쇠율을 이용하여 피검자(35)의 단층상을 재구성하여, 체내의 각 위치에서의 CT값을 구한다. 얻어진 CT값으로부터 각 위치에 있어서의 물질 조성을 견적한다. 그리고 물질 조성 데이터로부터 511keV에 있어서의 각 위치에서의 선감약계수를 견적한다. 얻어진 선감약계수 데이터를 이용하여 1쌍의 γ선을 검출한 1쌍의 반도체 소자부 간의 선감약계수를 포워드 프로젝션법에 의해 구한다. 구해진 이 선감약계수의 역수를 γ선 촬상 신호의 계수치로 곱함으로써 체내 감쇠에 의한 데이터차의 보정이 이루어진다.
환부(예를 들면 암의 환부)를 포함하는, 피검자(35)의 횡단면의 단층상을, 해당하는 위치에서의 γ선 촬상 신호의 보정후의 계수치를 이용하여 재구성한다(단계 60). γ선 촬상 신호의 계수치를 이용하여 재구성한 단층상을 PET상으로 칭한다. 이 처리를 상세히 설명한다. 기억 장치(28)로부터 판독된 γ선 촬상 신호의 계수치를 이용하여 1쌍의 γ선을 검출한 1쌍의 방사선 검출기(4)(검출점의 위치 정보로부터 특정)의 각 반도체 소자부 간에 있어서의 체내에서의 선감약계수를 구한다. 이 선감약계수를 이용하여 필터드 백 프로젝션법에 의해 각 복셀의 선감약계수를 구한다. 얻어진 복셀의 선감약계수의 값을 이용하여 각 복셀에 있어서의 방사선 발생 밀도를 얻는다. 이들 방사선 발생 밀도에 기초하여 PET상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 PET상의 데이터는 기억 장치(28)에 기억된다.
PET상의 데이터와 X선의 CT상의 데이터를 합성하여, 양 데이터를 포함하는 합성 단층상의 데이터를 구하고, 기억 장치(28)에 기억시킨다(단계 61). PET상의 데이터와 X선 CT상의 데이터와의 합성은, 양쪽의 상 데이터에 있어서의, 원통부(30)의 중심축의 위치를 맞춤으로써, 간단하고 또한 정밀도 좋게 행할 수 있다. 즉, PET상의 데이터 및 X선 CT상의 데이터는 공통의 방사선 검출기(4)로부터 출력된 촬상 신호에 기초하여 작성되기 때문에, 전술한 바와 같이 위치 일치를 정밀도 좋게 행할 수 있다. 합성 단층상의 데이터는 기억 장치(6)로부터 호출되어 표시 장치(29)로 출력되고(단계 29), 모니터(32)의 디스플레이에 표시된다. 모니터(32)에 표시된 합성 단층상은 X선 CT상을 포함하고 있기 때문에, PET상에서의 환부의, 피검자(35)의 체내에서의 위치를 용이하게 확인할 수 있다. 즉, X선 CT상은 내장 및 골(骨)의 상을 포함하고 있기 때문에, 의사는 환부(예를 들면, 암의 환부)가 존재하는 위치를 그 내장 및 골과의 관계로 특정할 수 있다.
또, X선 CT상은 복수의 스캔 데이터가 필요하기 때문에, X선원 구동 장치(17)을 이용하여 X선원(9)을 가이드 레일(50)을 따라 이동시킴으로써, 방사선 검출기(4)에 의해 필요한 데이터량을 얻을 수 있다.
본 실시예에서는, 방사선 검출기(4)의 각각이 피검자(35)의 체내를 투과하는 X선(투과 X선이라고 함), 및 PET용 약제에 기인하여 그 체내로부터 방출되는 γ선 양쪽을 검출한다. 이를 위해, 종래 기술은 촬상 장치로서 투과 X선을 검출하는 촬상 장치 및 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치를 필요로 하고 있지만, 본 실시예는 1대의 촬상 장치(2)로 전술한 투과 X선 및 γ선의 양쪽을 검출할 수 있고, 방사선 검진 장치의 구성을 현저히 단순화할 수 있으며, 또한 방사선 검진 장치를 소형화할 수 있다. 게다가, 본 실시예는 투과 X선 및 γ선 양쪽을 검출하는 방사선 검출기(4)의 출력 신호로부터 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호 각각을 분리하고, 분리한 X선 촬상 신호의 강도를 이용하여, 피검자의, 내장 및 골의 화상을 포함하는 제1 단층상(X선 CT상)을 재구성할 수 있고, 분리한 γ선 촬상 신호의 강도를 이용하여, 그 피검자의, 환부의 화상을 포함하는 제2 단층상(PET상)을 재구성할 수 있다. 제1 단층상의 데이터 및 제2 단층상의 데이터는 투과 X선 및 γ선의 양쪽을 검출하는 방사선 검출기(4)의 출력 신호에 기초하여 재구성도어 있기 때문에, 제1 단층상의 데이터 및 제2 단층상의 데이터를 정밀도 좋게 위치 일치하여 합성할 수 있고, 정밀도 좋은 환부, 내장 및 골의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단하게 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면, 내장 및 골의 관계에서 환부의 위치를 정확하게 인지할 수 있다.
본 실시예는, 제1 단층상을 작성하기 위해 필요한 촬상 신호, 및 제2 단층상을 작성하기 위해 필요한 촬상 신호를 공통의 방사선 검출기(4)로부터 얻을 수 있기 때문에, 피검자의 검사에 요하는 시간(검사 시간)을 현저히 단축할 수 있다. 바꾸어 말하면, 짧은 검사 시간에, 제1 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호, 및 제2 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호를 얻을 수 있다. 본 실시예는 종래 기술과 같이, 피검자를 투과 X선을 검출하는 촬상 장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치까지 이동시킬 필요가 없어, 피검자가 움직일 확율을 저감할 수 있다. 피검자를 투과 X선을 검출하는 촬상 장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치까지 이동시킬 필요가 없어지는 것도 피검자의 검사 시간의 단축에 기여한다.
복수의 방사선 검출기(4)가 피검자(35)가 삽입되는 원통부(30)를 둘러싸고 배치되는 환상 방사선 검출기열을 갖기 때문에, 피검자(35)를 투과한 X선, 및 방사성 약제에 기인하여 피검자(35)로부터 방출되는 γ선을 검출할 수 있다. 이 효과는 후술하는 제2 실시예 내지 제12 실시예에서도 얻을 수 있다. 특히, 제1 실시예 내지 제3 실시예 및 제6 실시예 내지 제12 실시예에서는, 베드(16)의 길이 방향으로 복수열의 환상 방사선 검출기열을 갖기 때문에, 피검자(35)로부터 사방 팔방으로 방출되는 다수의 γ선쌍의 검출 효율이 증대한다.
또한, X선 CT상의 작성을 위해 필요한 X선 촬상 신호를 얻는 데에 필요한 검사 시간은 PET상의 작성에 필요한 γ선 촬상 신호를 얻는 데에 필요한 검사 시간 보다도 짧다. 이 때문에, 그 γ선 촬상 신호를 얻기 위한 검사 시간 동안, 항상 X선원(9)으로부터 X선을 피검자에게 조사하여 X선 촬상 신호를 얻음으로써, 피검자가 검사중에 움직인 경우에도 X선 촬상 신호에 기초하여 얻어지는 X선 CT상의 연속상으로부터, 피검자의 요동에 수반하는 PET상의 데이터의 오차를 보정할 수 있다.
방사선 검출기(4)로서 이용되고 있는 반도체 방사선 검출기는 에너지 분해능이 높다. 이 때문에, 본 실시예에서는 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 신호 변별 장치(19)에서 간단하게 분리할 수 있다.
또, 반드시 피검자에 대한 검사 시간 전체에, X선 CT 검사와 PET 검사 양쪽을 행할 필요는 없다. 필요한 데이터량에 따라 PET 검사만을 행하는 시간이나 X선 CT 검사만을 행하는 시간이 있어도 된다.
<제2 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치를 설명한다. 도시되어 있지 않지만, 본 실시예의 구성은 도1의 구성에서 신호 변별 장치(19) 대신에 도8에 나타낸 신호 변별 장치(19A)를 이용한 것이다. 신호 변별 장치(19A)는 후술하는 제4 실시예에서도 신호 변별 장치(19) 대신에 이용할 수 있다. 신호 변별 장치(19A)는 전술한 신호 변별 장치(19)에 절환 스위치(31)를 새로이 설치하고, 또한 파고 분석 장치(38)를 신호 처리 장치(22)로 교체한 구성을 갖는다. 신호 변별 장치(19A)는 파형 정형 장치(20), γ선 변별 장치(21), 및 X선 강도를 구하는 신호 처리 장치(22)를 구비한다. 신호 처리 장치(22)는 적분 장치(도시 생략)를 갖는다. 절환 스위치(31)는 가동 단자(32), 및 고정 단자(33 및 34)를 갖는다. 배선(23)은 가동 단자(32)에 접속된다. 파형 정형 장치(20)는 고정 단자(33) 및 γ선 변별 장치(21)에 접속된다. 신호 처리 장치(22)는 고정 단자(34)에 접속된다. 신호 변별 장치(19A)는 신호 처리 장치로서, 이 신호 처리 장치는 제1 신호 처리 장치인 신호 처리 장치(22), 및 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)를 갖는 제2 신호 처리 장치를 구비한다.
도2에 나타낸 신호 변별 장치(19)에서는, γ선 촬상 신호 및 X선 촬상 신호가 γ선 변별 장치(21) 및 파고 분석 장치(38)에 입력되기 때문에, 각 신호의 정량성을 유지할 수 없는 경우가 있다. 또, X선원(9)으로부터 방사되는 X선의 시간 간격을 신호 변별 장치의 타임 윈도우 △τ보다도 짧게 하여, X선 CT 검사의 검사 시간을 단축하고자 하는 경우가 있다. 이 요구를 만족하기 위해, 본 실시예의 신호 변별 장치(19A)는 절환 스위치(31)를 설치하고, 절환 스위치(31)의 절환에 의해 배선(23)을 통해 전송되어 오는 촬상 신호를 γ선 변별 장치(21) 또는 신호 처리 장치(22)로 전달하도록 구성된다. PET 검사시에는 가동 단자(32)를 고정 단자(33)에 접속하여 PET 검사를 행한다.
절환 스위치(31)의 고정 단자(33) 또는 고정 단자(34)에 접속하는 절환 조작은 구동 장치 제어 장치(17)의 출력인 제어신호에 기초하여 행해진다. 구동 장치 제어 장치(17)는 전술한 바와 같이 X선원 장치(8)의 이동 동작을 제어하지만, 동시에 X선원(9)에 대해 180° 반대측 위치에 있는 방사선 검출기(4)를 선택하여, 선택한 방사선 검출기(4)에 접속되는 신호 변별 장치(19A)의 절환 스위치(31)의 가동 단자(32)를 고정 단자(34)에 접속한다.
상기 방사선 검출기(4)(X선원(9)에 대해 180° 반대측 위치에 있음)의 선택에 대해 설명한다. X선원 구동 장치(10) 내의 모터에는 엔코더(도시 생략)가 연결된다. 구동 장치 제어 장치(17)는 엔코더의 검출 신호를 입력하여 X선원(9)의 가이드 레일(12) 상의 위치를 구하고, 이 X선원(9)의 위치와 180° 반대측에 위치하는 방사선 검출기(4)를, 기억하고 있는 각 방사선 검출기(4)의 위치의 데이터를 이용하여 선택한다. X선원(9)으로부터 방사되는 X선은 가이드 레일(12)의 원주 방향에 있는 폭을 갖고 있기 때문에, 피검자(35)의 체내를 투과한 X선을 검출하는 방사선 검출기(4)는 선택한 방사선 검출기(4) 이외에도 원주 방향으로 복수개 존재하게 된다. 구동 장치 제어 장치(17)는 그 복수의 방사선 검출기(4)도 선택한다. 이를 위해, 구동 장치 제어 장치(17)는 이들 방사선 검출기(4)에 접속된 복수개의 절환 스위치(31)의 가동 단자(32)도 고정 단자(34)에 접속한다. 구동 장치 제어 장치(17)가 X선원(9)의 이동에 의해 다른 방사선 검출기(4)를 선택했을 때에는, 새로이 선택 방사선 검출기(4)가 되는 방사선 검출기(4)에 접속된 가동 단자(32)는 고정 단자(34)에 접속된다. 선택 방사선 검출기가 되지 않은 방사선 검출기(4)에 접속된 가동 단자(32)는 구동 장치 제어 장치(17)에 의해 고정 단자(33)에 접속된다.
방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 촬상 신호는 가동 단자(32)가 고정 단자(33)에 접속되어 있는 상태에서 파형 정형 장치(20)를 통해 γ선 변별 장치(21)에 입력되어, 전술한 방사선 검사 장치(1)와 동일하게 처리된다. γ선 변별 장치(21)로부터 출력된 펄스 신호는 동시 계수 장치(26)에 입력된다. 동시 계수 장치(26)로부터 출력된 γ선 촬상 신호의 계수치가 컴퓨터(27)에 입력되어 방사선 검사 장치(1A)에서 행해지는 처리에 의해 PET상의 데이터가 구해진다. 본 실시예에서는, 가동 단자(32)와 고정 단자(33)가 접속되어 있는 상태에서는, 후술하는 바와 같이 방사선 검출기(4)에 X선이 입사되지 않기 때문에, γ선 촬상 신호만이 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)에 입력된다. γ선 변별 장치(21)는 제1 필터에 의해 PET상의 데이터 작성에 악영향을 끼치는 저에너지의 γ선 신호를 삭제한다. 이로 인해, 정밀도가 좋은 PET상의 데이터를 얻을 수 있다.
다음에, 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호의 처리를, 도9를 이용하여 설명한다. X선원(9)으로부터 방사되는 X선의 시간 간격은 신호 변별 장치(19A)의 타임 윈도우 △τ에 비해 작기 때문에, △τ 동안에 복수의 X선이 방사선 검출기(4)에 입사된다. 한편, PET용 약제에 기인하여 발생하는 γ선은 △τ 동안에 복수의 γ선쌍이 발생한 경우, 어느 방사선 검출기(4)의 사이에서 발생했는지를 알수 없게 된다. 이 때문에, △τ 동안에 피검자의 체내에서 평균 1개, 또는 그 이하의 γ선쌍 밖에 발생하지 않도록 한다. 이는, 피검자(35)에게 투여하는 PET용 약제의 양을 △τ 동안에 체내에서 평균 1개, 또는 그 이하의 γ선쌍 밖에 발생하지 않는 양으로 조정함으로써 가능하다. 방사선 검출기(4)는 일반적인 PET 장치에서는 수천 내지 수만개에 이르기 때문에, 예를 들면 10△τ 동안에 같은 방사선 검출기에 복수의 γ선이 입사할 확률은 거의 0이다. 그래서, 예를 들면 10△τ의 검사 시간 동안에 X선원(9)으로부터 X선을 방사한 경우, 그 기간에 한번, γ선이 방사선 검출기(4)에 입사한 것으로 한다(도9(b)). 그러면, 체내를 투과한 X선에 의한 X선 촬상 신호, 그 γ선에 의한 γ선 촬상 신호는 도9(d) 및 도9(c)와 같은 형태가 된다. 그 결과, 방사선 검출기(4)로부터 출력되는 촬상 신호는 도9(b)와 같은 형태가 된다. 따라서, 방사선 검출기(4)의 출력 신호로부터 예를 들면 가장 큰 신호를 제외한 신호를 평균함으로써, X선 촬상 신호의 강도가 구해진다.
가동 단자(32)가 고정 단자(34)에 접속되어 있을 때에 방사선 검출기(4)에서 검출한 X선 촬상 신호 및 극히 적은 개수의 γ선 촬상 신호가 신호 처리 장치(22)에 입력되어, 적분 장치에 의해 이들 촬상 신호가 적산된다. 이 촬상 신호의 적산은 가동 단자(32)가 고정 단자(34)에 접속되어 있는 동안에 행해지고, 가동 단자(32)가 고정 단자(33)에 접속되었을 때에 적산을 종료한다.
신호 처리 장치(22)로부터 X선 촬상 신호의 적산치, 즉 X선 촬상 신호의 강도의 정보가 컴퓨터(27)에 입력된다. 본 실시예에서는, 도5의 단계 54의 「X선 촬상 신호의 계수치의 입력」이 「X선 촬상 신호의 강도의 입력」, 및 단계 55의 「X선 촬상 신호의 계수치의 기억」이 「X선 촬상 신호의 강도의 기억」이 되어, 단계 56의 처리가 실행되지 않는다. 단계 55의 처리후에 단계 57의 처리가 실행된다. 단계 57에 의한 연산 처리에 의해, 입력한 X선 촬상 신호의 강도로부터 γ선 촬상 신호의 적산치(미리 정한 갯수(1, 2개)의 γ선 촬상 신호의 적산치)를 감산하여 가동 단자(32)가 고정 단자(34)에 접속되어 있는 시간으로 평균한 X선 촬상 신호의 평균 강도를 구한다. 이 평균 강도에 기초하여 각 복셀에서의 감쇠율을 계산하여, 단계 58에서 X선 CT상의 데이터를 구한다.
신호 변별 장치(19A)를 이용함으로써, γ선 촬상 신호 및 X선 촬상 신호의 정량성을 개선할 수 있다. 신호 변별 장치(19) 대신에 신호 변별 장치(19A)를 이용한 본 실시예의 방사선 검진 장치는 제1 실시예에서 설명한 효과도 생긴다. 본 실시예는 제1 실시예와 같이, 방사선 검출기(4)의 출력 신호로부터 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호를 각각 분리하는 처리를 행하지는 않고 있지만, 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호에 기초하여 X선 CT상 데이터를 작성할 수 있으며, γ선 촬상 신호에 기초하여 PET상의 데이터를 얻을 수 있다.
<제3 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 특정 방사선 검사 장치를 도10을 이용하여 설명한다. 본 실시예는 X선 CT 검사와 PET 검사를 1대의 촬상 장치(24)를 이용하여 행하는 예이다. 본 실시예의 방사선 검사 장치(1A)는 배선(23B)에 의해 신호 처리 장치(22)에 접속되는 방사선 검출기(4A), 및 배선(23A)에 의해 신호 변별 장치(19B)에 접속되는 방사선 검출기(4B)를 갖는다. 방사선 검출기(4A 및 4B)는 방사선 검출기(4)와 마찬가지로 반도체 방사선 검출기이다. 반사선 검출기(4A)와 방사선 검출기(4B)는 촬상 장치(2A)의 원통부(30)의 원주 방향으로 교대로 배치된다. 방사선 검출기(4A 및 4B)의 배치는 교대로 배치할 필요 없이, 필요에 따라 이들의 배열 비율을 변화시켜도 좋다. 신호 변별 장치(19B)는 신호 처리 장치이다.
신호 변별 장치(19B)는 도11에 나타낸 바와 같이, 직렬로 접속된 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)를 갖는다. 파형 정형 장치(20)가 배선(23A)에 접속된다.
방사선 검출기(4A 및 4B)는 도1의 실시예에서의 방사선 검출기(4)와 동일하게, X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호의 양쪽을 출력한다. 방사선 검출기(4A)에 접속된 신호 처리 장치(22)는 전술한 신호 변별 장치(19A)의 신호 처리 장치(22)와 마찬가지로 X선 촬상 신호의 강도를 출력한다. 방사선 검출기(4B)의 출력을 입력하는 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)는 신호 변별 장치(19)의 그것과 동일한 처리를 실행한다. γ선 변별 장치(21)는 γ선 촬상 신호에 기초한 펄스 신호를 발생한다.
본 실시예의 컴퓨터(27)에서의 처리는, 제2 실시예에서 설명한 그 처리와 동일하다. 최종적으로, X선 CT상의 데이터와 PET상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터가 얻어진다. 본 실시예는 제2 실시예에서 설명한 효과를 얻을 수가 있다. 방사선 검출기(4A 및 4B)를 교대로 배치함으로써 γ선이 검출할 수 없는 위치(방사선 검출기(4A)가 배치된 위치) 및 X선을 검출할 수 없는 위치(방사선 검출기(4B)가 배치된 위치)가 존재하는 것에 의한, PET상 및 X선 CT상의 화질의 저하를 보충하기 위해서, 예를 들면 모터를 이용하여 방사선 검출기(4A 및 4B)를 원통부(30)의 원주 방향으로 선회시킨다. 이에 의해, 그 원주 방향에서 세밀하게 X선 및 γ선을 검출할 수 있다. 이 때문에, PET상 및 X선 CT상의 화질의 저하를 방지할 수 있다.
<제4 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치(1B)를, 도12에 기초하여 이하에 설명한다. 방사선 검사 장치(1B)는 X선 CT 장치 및 SPECT 장치의 기능을 갖고 있다. 방사선 검사 장치(1B)의 촬상 장치(2B)는 방사선 검사 장치(1)의 촬상 장치(2)에서의 방사선 검출기 환상체의 내측에 콜리메이터(63)를 배치한 것이다. 방사선 검사 장치(1B)의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1)와 동일하다. 계수 장치(5A)는 각 신호 변별 장치(19)의 γ선 변별 장치(42) 각각에 접속된다. 계수 장치(64)는 몇개의 γ선 변별 장치(21)마다 설치되어도 좋다. 콜리메이터(63)는 도12에 도시되어 있지 않지만 각 방사선 검출기(4)마다 각각 대향하도록 설치되며, X선 및 γ선이 통과하는 관통공을 갖는다. 본 실시예는 X선 CT 검사와 SPECT 검사(SPECT용 약제에 기인하여 피검자(35)의 체내로부터 방사되는 γ선을 방사선 검출기에서 검출하는 행위)를 1대의 촬상 장치(2B)를 이용하여 행하는 예이다.
SPECT 검사에서는, 전술한 싱글 포톤 방출 핵종을 포함하는 SPECT용 약제를 투여한 피검자(35)를 베드(16) 상에 눕히고, 그 SPECT용 약제에 기인하여 피검자(35)의 체내에서 발생하는 단일의 γ선을 방사선 검출기(4)에서 검출한다. 특정 각도로 입사하는 γ선을 검출하기 위해, 전술한 바와 같이 콜리메이터(63)가 배치된다. 예를 들면, 콜리메이터(63)는 방사선 검출기(4)에 대해 수직 방향의 γ선을 방사선 검출기(4)에 입사 가능하게 하고 있다.
피검자(35)의 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기(4)에서 검출하는 경우에는, 방사선 검출기(4)에 대해 경사 방향으로 입사하는 X선도 필요하다. 콜리메이터(63)에 의해 그 X선이 차단되면 X선 CT 검사가 행해지지 않게 된다. 이 때문에, 본 실시예는 고에너지 X선을 발생하는 X선원(9)을 이용하여, 그 X선을 피검자(35)에게 조사하여 체내를 투과하는 X선을 방사선 검출기(4)에서 검출한다. 본 실시예에서의 X선원(9)은 도1의 실시예에서 이용되는 X선원(9)으로부터 고에너지 X선을 방사한다.
SPECT용 약제에 기인하여 발생하는 γ선의 에너지는 PET용 약제에 기인하여 발생하는 γ선의 에너지 보다도 낮다. SPECT용 약제에 기인하여 발생하는 γ선의 에너지는 예를 들면 80keV∼130keV의 범위에 있다. 이 경우, 콜리메이터(63)는 약 80keV 이하의 에너지를 갖는 γ선이 관통공 이외의 부분을 투과하지 않도록 구성된다.
X선원(9)에 의해 조사되는 X선은 SPECT용 약제에 의해 발생하는 γ선의 에너지와 동일하게 되지 않도록 하고, 또 콜리메이터(63)의 관통공 이외의 부분을 투과할 수 있는 에너지를 갖는 X선으로 한다. 이에 따라, 콜리메이터(63)를 장착한 상태에서 X선 CT 검사를 행하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, X선의 에너지를 300keV로 하고, γ선의 에너지를 100keV, 콜리메이터(63)의 재질로서 텅스텐을 이용한 경우를 생각할 수 있다. 텅스텐의 300keV 광자에 있어서의 선원약정수는 약 6.0㎝-1인 데에 비해, 100keV 광자에서의 선원약정수는 약 83㎝-1이다. 이로 인해, 콜리메이터(10)를 X선, γ선이 각각 0.5㎜ 투과한 경우, X선은 75% 투과하는 데에 비해, γ선은 약 2% 밖에 투과하지 않는다. 그 결과, 방사선 검출기(4)는 방사선 검출기(4)에 경사지게 입사하는 X선에 대해서도 출력 신호를 출력하지만, 콜리메이터(63)에서 차단된다. 경사지게 입사한 γ선에 대해서는 출력 신호를 출력하지 않는다.
본 실시예에 있어서, 각 방사선 검출기(4)는 X선원(9)으로부터 방사되어 피검자(35)의 체내를 투과한 X선, 및 체내의 SPECT용 약제에 기인하여 환부로부터 방출된 γ선의 양쪽을 검출하고, X선 촬상 신호 및 그 γ선의 검출 신호(γ선 촬상 신호)를 포함하고 있는 출력 신호(촬상 신호)를 각각 출력한다. 신호 변별 장치(19)는 촬상 신호로부터 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호를 분리한다. 본 실시예에서는, γ선 변별 장치(21)는 제1 에너지 설정치(예를 들면 120keV) 이하의 에너지를 갖는 촬상 신호(γ선 촬상 신호)를 입력했을 때에 펄스 신호를 출력한다. 계수 장치(64)는 그 펄스 신호의 계수를 행하여, γ선 촬상 신호에 대한 계수치를 구한다. 파고 분석 장치(38)는 제2 에너지 설정치(예를 들면 290keV) 이상에서 제3 에너지 설정치(310keV) 이하의 범위의 에너지를 갖는 촬상 신호(X선 촬상 신호)의 계수치를 출력한다. γ선 촬상 신호 및 X선 촬상 신호의 각 계수치는 컴퓨터(27)에 입력되고, 기억 장치(28)에 기억된다. 컴퓨터(27)는 이들 계수치를 이용하여 도5에 나타낸 처리 순서에 기초한 처리를 실행한다. 본 실시예에서 실행되는 단계 54 내지 단계 62 중, 도1에 나타낸 실시예에서 실행되는 처리와는 다른 단계의 처리만을 이하에 설명한다. 본 실시예의 단계 56에서 행해지는 X선 촬상 신호의 계수치의 보정은 도1에 나타낸 실시예의 단계 56에서 실행되는 보정과는 달리, 콜리메이터(63)의 선원약계수를 이용하여 행해진다. 이 보정에 대해서, 상세히 설명한다.
얻어진 X선 촬상 신호의 계수치는 콜리메이터(63)를 투과한 X선의 계수치가 포함되어 있기 때문에, 콜리메이터(63)의 선원약계수를 이용하여 보정할 필요가 있다. 예를 들면 콜리메이터(63)가 텅스텐으로 만들어져 있고, 또한 X선이 콜리메이터(63)을 1㎜ 투과한 경우, 조금전 나타낸 선원약계수로부터 계수가 약 0.55배가 된다. 이 때문에, 기억 장치(28)에 기억하고 있는 X선 촬상 신호의 계수치에 그 역수를 곱하는 것으로 그 계수치의 보정을 행할 수 있다.
본 실시예의 단계 60에서는 필터드 백 프로젝션법에 의해 SPECT상의 재구성 처리가 실행된다. SPECT상이란, 본 실시예에서 얻어진 γ선 촬상 신호의 계수치를 이용하여 재구성한, 피검자(35)의 횡단면의 단층상을 말한다. 본 실시예의 단계 61에서는 단계 58에서 얻어진 X선 CT상의 데이터와 단계 60에서 얻어진 SPECT상의 데이터에서의, 촬상 장치의 원통부(30)의 중심축의 위치를 맞춤으로써, X선 CT상의 데이터와 SPECT상의 데이터와의 합성이 정밀도 좋게 행해진다. 얻어진 합성 단층상의 데이터는 기억 장치(28)에 기억된다.
본 실시예에는 방사선 검출기(4)로부터의 전술한 양 출력 신호에 기초하여 얻어진 X선 CT상의 데이터와 SPECT상의 데이터와의 합성에 의해, 합성 단층상의 데이터를 얻는 것이지만, 도1의 실시예에서 생긴 효과를 얻을 수가 있다. 도1의 실시예의 효과의 기재에서 「PET상」이라고 한 것은 본 실시예에서는 「SPECT상」이 된다.
또, 반드시 피검자에 대한 검사 시간 전부 동안, X선 CT 검사와 SPECT 검사의 양쪽을 행할 필요는 없다. 필요한 데이터량에 따라 SPECT 검사만 행하는 시간이나 X선 CT 검사만 행하는 시간이 있어도 된다.
제2 실시예, 제3 실시예 및 제6 실시예에서 이용되는 각 촬상 장치에서, 각 방사선 검출기의 원통부(30)의 중심측에, 본 실시예와 마찬가지로 콜리메이터(63)를 배치해도 좋다. 이와 같은 콜리메이터(63)를 갖는 각 촬상 장치는 SPECT 검사에 이용할 수 있다.
<제5 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치(1C)를, 도13 및 도14를 이용하여 설명한다. 방사선 검사 장치(1C)는 전술한 방사선 검사 장치(1B)와 동일하게, X선 CT 장치 및 SPECT 장치의 기능을 갖고 있다. 방사선 검사 장치(1C)는 방사선 검사 장치(1B)의 촬상 장치(2B)를 촬상 장치(2C)로 교체한 부분이 방사선 검사 장치(1B)와 다르다. 촬상 장치(2) 이외의, 방사선 검사 장치(1C)의 구성은 방사선 검사 장치(1B)의 구성과 동일하다. 촬상 장치(2C)는 콜리메이터(63) 및 X선원(9)를 원통부(30)의 축방향으로 이동할 수 있는 구성으로 되어 있고, 이 구성이 촬상 장치(2B)에 없는 구성이다. 촬상 장치(2C)의 다른 구성은 촬상 장치(2B)와 동일하다. 본 실시예는 X선 CT 검사와 SPECT 검사를 1대의 촬상 장치(2C)를 이용하여 행하는 예이다.
콜리메이터(63)는 도시되어 있지 않지만, 케이싱(15)의 내측에 설치된, 원통부(30)의 축방향으로 신장하는 복수의 직선상의 수평 방향 가이드 레일 상에 수평 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 콜리메이터(63)를 수평 방향으로 이동시키는 콜리메이터 구동 장치는 도시되어 있지 않지만, 케이싱(15) 내의 콜리메이터 수납 영역(65)에 설치된 모터, 이 모터의 회전축에 연결되는 피니언 및 콜리메이터(63)의 외주에 설치된 랙을 구비한다. 그 랙은, 콜리메이터(63)의 외주에서, 콜리메이터(63)의 관통공을 회피하도록 원통부(30)의 축방향으로 신장되어 있다. 피니언은 랙과 맞물려 있다. 모터의 회전력을 받아 회전하는 피티온에 의해, 랙이 장착되어 있는 콜리메이터(63)가 원통부(30)의 축방향으로 이동한다. X선원 구동 장치(10)는 전술한 X선원 장치(8)를 가이드 레일(12)을 따라 이동시키는 구동 기구(제1 구동 기구) 이외에, X선원(9)을 원통부(30)의 축방향으로 이동시키는 다른 구동 기구(제2 구동 기구, 도시 생략)을 구비하고 있다. 이 제2 구동 기구는 도시되어 있지 않지만, X선원 구동 장치(10)의 전술한 모터에 제2 클러치를 통해 연결되는 제2 동력 전달 기구, X선원(9)에 설치된 랙(원통부(30)의 축방향으로 신장되어 있음)과 맞물려 제2 동력 전달 기구에 연결되는 피니언을 갖는다. 본 실시예에서는 제1 구동 기구의 동력 전달 기구(제1 동력 전달 기구)와 전술한 모터를 제1 크러치에 의해 연결한다.
본 실시예에서의 콜리메이터(63)는 SPECT 검사 개시전에 콜리메이터 구동 장치에 의해 도13에 나타낸 바와 같이 방사선 검출기(4)의 전면으로 이동된다. 또한, SPECT 검사 개시전에 제1 클러치에 의한 모터와 제1 동력 전달 기구의 연결을 해제하여 제2 클러치에 의해 모터와 제2 동력 전달 기구를 연결시키고, 모터의 구동에 의해 X선원(9)을 도13과 같이 방사선 검출기(4)의 전면으로부터 원통부(30)의 외측으로 이동시킨다. 이 상태에서 SPECT 검사가 행해진다. 콜리메이터(63)는 X선 CT 검사 개시전에 콜리메이터 구동 장치에 의해 도14와 같이 콜리메이터 수납 영역(65)에 수납된다. X선원(9)은 X선 CT 검사 개시전에 제2 클러치에 의해 모터와 제2 동력 전달 기구를 연결시킨 상태에서의 모터의 구동에 의해 원통부(30) 내에 삽입되어, 도14에 나타낸 바와 같이 방사선 검출기(4)의 전면에 위치한다.
베드(16) 상에는 SPECT용 약제를 투여한 피검자(35)가 눕혀져 있다. SPECT 검사시에는 전술한 바와 같이 콜리메이터(63)를 이용하여 방사선 검출기(4)에 입사하는 γ선의 방향을 특정할 필요가 있다. 이 때문에, 도13의 상태에서 SPECT 검사가 실시된다. SPECT 검사시에는 방사선 검출기(4)로부터는 γ선 촬상 신호만이 출력되고, 신호 변별 장치(19)의 γ선 변별 장치(21)로부터 γ선 촬상 신호에 대한 펄스 신호가 출력된다. 펄스 신호는 계수 장치(64)에서 계수되어, γ선 촬상 신호의 계수치로서 컴퓨터(27)(도시 생략)에 입력된다.
X선 CT 검사시에 있어서는, X선원 구동 장치(10)에서 제1 클러치에 의해 모터와 제1 동력 전달 기구를 연결시켜(제2 클러치는 떨어져 있음) 모터의 구동에 의해 X선원 장치(8)를 가이드 레일(12)을 따라 이동시킨다. 피검자(35)의 체내를 투과해 오는 X선을 방사선 검출기(4)로 검출한다. 방사선 검출기(4)는 X선 촬상 신호만을 출력하고, 신호 변별 장치(19)의 파고 분석 장치(38)는 X선 촬상 신호의 계수치를 출력한다. 이 계수치도 컴퓨터(27)에 입력된다. 컴퓨터(27)는 방사선 검사 장치(1B)의 컴퓨터(27)와 동일한 처리를 행하여, SPECT상의 데이터와 X선 CT상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 얻는다. 이 합성 단층상의 데이터는 표시 장치(29)(도시 생략)에 표시된다.
본 실시예는 1대의 촬상 장치(2C)로 전술한 투과 X선 및 γ선의 양쪽을 검출할 수 있고, 방사선 검출기를 촬상 장치 2대분을 설치할 필요도 없어, 방사선 검사 장치의 구성을 현저히 단순화할 수 있다.
본 실시예에서는, 방사선 검출기(4)의 출력 신호로부터 분리한 X선 촬상 신호의 강도를 이용하여, 제1 실시예에서 설명한 피검자의 제1 단층상(X선 CT상)을 재구성할 수 있고, 분리한 γ선 촬상 신호의 강도를 이용하여, 그 피검자의, 환부의 화상을 포함하는 제2 단층상(SPECT상)을 재구성할 수 있다. 이들 단층상의 데이터를 제1 실시예와 마찬가지로 정밀도 좋게 합성할 수 있고, 정밀도 좋은 환부, 내장 및 골의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단히 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면, 내장 및 골의 관계에서, 환부의 위치를 정확하게 알 수가 있다. 본 실시예는 제1 실시예에서 설명한 동일한 이유로, 피검자의 검사 시간의 단축에 기여한다. 특히, SPECT 검사시에 있어서의 베드(16)의 이동 방향과 X선 CT 검사에 있어서의 베드(16)의 이동 방향을 반대로 함으로써, 검사 시간은 더욱 감소한다. 예를 들면 베드(16)를 원통부(30)에 삽입하는 방향으로 움직이면서 X선 CT 검사를 실시하고, X선 CT 검사 종료 후에 계속하여 베드(16)를 원통부(30)로부터 인출하는 방향으로 움직이면서 SPECT 검사를 실시한다. 이 경우는, X선 CT 검사 종료 후에 베드(16)를 원통부(30)로부터 인출하고 다시 원통부(30) 내에 삽입하여 실시하는 SPECT 검사에 비해 검사 시간이 단축된다.
본 실시예의 X선원(9)은 방사선 검진 장치(1B)의 X선원(9)보다도 에너지가 낮은 X선을 방사해도 되므로 소형이 된다. 또, 본 실시예는 낮은 에너지의 X선을 사용할 수 있기 때문에, 피검자에 대한 부담을 경감할 수 있다. 그러나, X선의 에너지가 저하하여 SPECT용 약제에 기인하여 체내로부터 방출되는 γ선의 에너지와 동일하게 된 경우에는 신호 변별 장치(19)에서 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호의 에너지 변별이 불가능하게 된다. 이 때문에, 예를 들면 80keV의 γ선을 발하는 SPECT용 약제를 이용하는 경우는 예를 들면 100keV의 X선을 이용할 필요가 있다.
콜리메이터(63)를 콜리메이터 수납 영역(65)에 수납하여 X선 CT 검사를 행하고 있을 때도, 방사선 검출기(4)는 체내로부터 방출되는 γ선을 검출한다. 이 때에 방사선 검출기(4)에 입사한 γ선에 관해서는, 각도 정보가 얻어지지 않는다. 이 γ선의 검출 신호(γ선 촬상 신호)에 기초하여 SPECT상의 데이터를 얻을 수 있으면, X선원으로부터 에너지가 낮은 X선을 방출한 경우에도 콜리메이터(63)가 불필요하게 되어 촬상 장치(1C)에서의 원통부(30)의 축방향의 치수를 짧게 할 수 있다. 이는 촬상 장치(2C)의 소형화로 이어진다. 이를 달성하기 위해서, 2개의 방법을 생각할 수 있다. 제1 방법은 콜리메이터(63)을 콜리메이터 수납 영역(65)에 수납하고 있는 동안에 방사선 검출기(4)에 입사한 γ선의 계수치는 특정한 분포 상태를 가정하여 콜리메이터(63)가 존재하는 상태의 개수를 견적하는 방법이다. 제2 방법은 콜리메이터(63)가 전면에 위치하고 있지 않은 시간이 가장 긴 방사선 검출기(4)의 γ선의 검출 시간을 기준 시간으로 하여, 다른 방사선 검출기(4)가 검출한 γ선의 계수치를 기준 시간분의 그 계수치에 맞추는 방법이다. 이들 제1 및 제2 방법을 이용함으로써, 각 방사선 검출기(4)의 출력인 γ선 촬상 신호를 이용하여 얻어진 그 설계치의 가중치를 균일하게 하고 나서, 예를 들면 필터드 백 프로젝션법 등을 이용하여 SPECT상의 데이터를 구한다.
<제6 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치(1D)를 도15를 이용하여 이하에 설명한다. 방사선 검사 장치(1D)는 방사선 검사 장치(1)의 구성에 X선원 제어 장치(18)를 부가하고, 또한 방사선 검사 장치(1)의 신호 변별 장치(19)를 도8에 나타낸 신호 변별 장치(19A)로 교체한 구성을 갖는다. 촬상 장치(2D)는 촬상 장치(2)에 X선원 제어 장치(18)를 부가한 구성을 갖는다. 방사선 검사 장치(1D)의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1)와 동일하다. 본 실시예는 X선 CT 검사와 PET 검사를 1대의 촬상 장치(2D)를 이용하여 행하는 예이다.
본 실시예에서의 검사를 구체적으로 설명하기 전에, 본 실시예의 방사선 검출의 원리에 대해 설명한다. 실시예는 발명자들에 의한 이하의 검토에 기초하여 이루어졌다. X선 CT상의 데이터는 X선원으로부터 방사된 X선을 특정 방향으로 소정 시간 동안 조사하여, 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기에 의해 검출하는 작업을 반복하여(스캔), 방사선 검출기로 검출한 X선의 강도에 기초하여 작성된다. 정밀도 좋은 X선 CT상의 데이터를 얻기 위해서는, X선 CT 검사에서 X선을 검출하고 있는 방사선 검출기에 피검자의 체내로부터 방출되는 γ선이 입사하지 않는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 「하나의 방사선 검출기에서는 γ선의 입사율에 대응하여 피검자에의 X선의 조사 시간을 짧게 하면 γ선의 영향은 무시 가능하다」라는 발명자들의 새로운 인식에 기초하여, 피검자에의 X선의 조사 시간의 단축을 꾀하였다. 그 X선의 조사 시간 T를 결정하기 위해, 우선 하나의 방사선 검출기에의 γ선의 입사율을 고려한다. PET 검사시 피검자에게 투여하는 PET용 방사성 약제에 기초한 체내의 방사능을 N(Bq), 발생하는 γ선의 체내 통과율을 A, 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율을 B, 방사선 검출기의 감도를 C로 하면, 하나의 방사선 검출기로 검출하는 γ선의 율 α(개/sec)은 수학식 1로 주어진다.
α= 2NABC
수학식 1에서, 계수 「2」는 1개의 양전자 소멸시에 1쌍(2개)의 γ선이 방출되는 것을 의미하고 있다. 조사 시간 T 내에 하나의 방사선 검출기로 γ선이 검출되는 확률 W은 수학식 2로 주어진다.
W = 1-exp(-Tα)
수학식 2의 W의 값을 작게 하도록 조사 시간 T를 결정함으로써, X선 CT 검사시에 하나의 방사선 검출기에 입사되는 γ선의 영향을 무시할 수 있는 정도가 된다.
X선의 조사 시간 T의 일 예를 이하에 기술한다. 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여 구체적인 X선의 조사 시간 T를 구한다. PET 검사시 피검자에게 투여하는 PET용 약제에 기인하는 체내에서의 방사선의 강도는 최대 360MBq 정도이고(N=360MBq), γ선의 체내 통과율 A는 피검자의 몸체를 반경 15㎝의 물로 가정하면 0.6정도(A=0.6)이다. 예를 들면 1변 5㎜의 방사선 검출기를 반경 50㎝에서 링상으로 배치하는 경우를 고려하면, 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율 B는 8×10-6(B=8×10-6)이다. 또한, 방사선 검출기의 검출 감도 C는 반도체 방사선 검출기를 사용한 경우 최대 0.6 정도(C=0.6)이다. 이들 값에서 하나의 방사선 검출기의 γ선의 검출율 α은 2000(개/sec) 정도이다. X선의 조사 시간 T를 예를 들면 1.5μsec로 하면, 하나의 방사선 검출기가 X선 검출 중에 γ선이 검출될 확률 W은 0.003이 된다. 이 때문에, γ선은 거의 무시할 수 있다. 체내 투여 방사능을 360MBq 이하로 한 경우, X선의 조사 시간을 1.5μsec 이하로 하면, W < 0.003 즉 γ선의 검출 확률은 0.3% 이하가 되어 무시할 수 있다.
X선원 제어 장치(18)은 X선원(9)로부터의 X선의 방출 시간을 제어한다. X선원(9)는 도시되어 있지 않지만 X선관을 갖는다. 이 X선관은 양극, 음극, 음극의 전류원 및 양극과 음극과의 사이에 전압을 인가하는 전압원을 외통 내에 구비한다. 음극은 텅스텐제의 필라멘트이다. 전류원으로부터 음극으로 전류를 흘림으로써 필라멘트로부터 전자가 방출된다. 이 전자는 전압원으로부터 음극과 양극 사이에 인가되는 전압(수백 kV)에 의해 가속되어, 타겟인 양극(W, Mo 등)에 충돌한다. 전자의 양극에의 충돌에 의해 80keV의 X선이 발생한다. 이 X선이 X선원(9)으로부터 방출되어, 베드(16) 상의 피검자(35)에게 조사된다. 피검자(35)에게는 체내 투여 방사능이 360MBq가 되도록 PET용 약제가 투여되고 있다.
구동 장치 제어 장치(9)로부터 구동 개시 신호가 출력되었을 때, 전술한 바와 같이 X선원 장치(10)가 가이드 레일(12)을 따라 이동하고, X선원(9)도 함께 이동한다. 가이드 레일(12)을 따른 X선원(9)의 이동은 X선원 구동 장치(10)에 의해 소정의 속도로 행해진다. X선원 제어 장치(18)는 X선관 내의 양극(또는 음극)과 전압원 사이에 설치된 개폐기(이하, X선원 개폐기라고 함, 도시 생략)를 제1 설정 시간 동안에 폐쇄하고, 제2 설정 시간 동안에 개방하고, 이들의 개폐 제어를 반복한다. 양극과 음극 사이에는 제1 설정 시간 동안에 전압이 인가되고, 제2 설정 시간 동안에 전압이 인가되지 않는다. 이 제어에 의해, X선관으로부터 X선이 펄스 상으로 방출된다. 제1 설정 시간은 조사 시간 T(예를 들면 1μsec)이다. 제2 설정 시간은 X선원(9)이 하나의 방사선 검출기(4)와 이에 인접하는 다른 방사선 검출기(4) 사이를 이동하는 시간 T0이며, 가이드 레일(12)의 원주 방향에서의 X선원(9)의 이동 속도로 정해진다. 제1 및 제2 설정 시간은 X선원 제어 장치(18)에 기억되어 있다.
본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사에서의 X선의 검출 및 검출한 X선의 신호 처리에 대해 설명한다. X선 CT 검사를 개시할 때에 구동 장치 제어 장치(17)로부터 구동 개시 신호가 출력되고, 전술한 바와 같이 X선원(9)이 가이드 레일(12)을 따라 이동한다. 그 구동 개시 신호는 X선원 제어 장치(18)에 입력된다. X선원 제어 장치(18)은 구동 개시 신호의 입력에 기초하여, X선원(9), 구체적으로는 X선관에 X선 발생 개시 신호를 출력한다. 이 X선 발생 개시 신호에 의해 X선원 개폐기가 폐쇄된다. 양극과 음극 사이에 전압이 인가되어 X선이 발생한다. X선원(9)로부터 방출된 이 X선원은 팬 빔상으로 피검자(35)에게 조사되고, 피검자(35)를 투과한 후, 원통부(30)의 중심을 기점으로 X선원(9)으로부터 180도의 위치에 있는 방사선 검출기(4)를 중심으로 원통부(30)의 원주 방향에서도 복수의 방사선 검출기(4)에 입사한다. X선원 제어 장치(18)는 그 X선 개폐기를 제1 설정 시간, 즉 1μsec 동안 닫히고, 다음 제2 설정 시간 동안에 X선원 개폐기는 열린다. X선원(9)의 원주 방향으로의 이동에 수반하여, 전술한 시간 간격으로 X선 개폐기의 개폐가 반복된다. X선원 개폐기가 닫혀 있을 때에 방출되는 X선은 전술한 X선원(9)과 대향하는 위치에 있는 상기의 각 방사선 검출기(4)에 입사한다.
X선이 입사되어 있는 각 방사선 검출기(4)의 출력 신호는 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 구동 장치 제어 장치(17)의 제어에 의해 절환 스위치(31)의 가동 단자(32)가 고정 단자(34)에 접속되어 있기 때문에, 신호 처리 장치(22)에 입력된다. 신호 처리 장치(22)는 X선 촬상 신호의 강도의 정보를 컴퓨터(27)에 입력한다. 피검자(35)로부터는 PET용 약제에 기인한 511keV의 γ선이 방출되고, 이 γ선이 방사선 검출기(4)에 입사된다. X선이 입사하고 있는 방사선 검출기(4)의 γ선의 검출 확률은 전술한 바와 같이 무시할 수 있을 정도로 작다. X선이 입사하고 있는 방사선 검출기(4) 이외의 방사선 검출기(4)는 γ선을 검출하여 γ선 촬상 신호를 출력한다. 이들 방사선 검출기(4)에 접속된 가동 단자(32)는 고정 단자(33)에 접속되어 있기 때문에, 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)에 입력된다. γ선 변별 장치(21)로부터 출력된, 제1 에너지 설정치 이상의 γ선 촬상 신호에 대한 펄스 신호는 동시 계수 장치(26)에서 계수된다. 얻어진 γ선 촬상 신호의 계수치는 컴퓨터(27)에 입력된다. 컴퓨터(27)에서 행해지는 처리는 제2 실시예에서 설명한 처리와 동일하다. 단, 본 실시예에서는, 제2 실시예에서 실행되는 단계 57의 처리 중, γ선 촬상 신호의 적산치를 감산하는 것은 행해지지 않는다. 컴퓨터(27)에서의 처리에 의해 합성 단층상의 데이터가 얻어진다.
본 실시예는 제2 실시예에서 설명한 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예는 제2 실시예 보다도 신호 처리 장치(22)에 입력되는 γ선 촬상 신호가 현저히 감소한다. 이 때문에, X선 촬상 신호에 기초한 정밀도 양호한 X선 CT상의 데이터를 얻는 것이 가능하다. 최종적으로 얻어진 합성 단층상의 데이터를 표시 장치(29)에 표시할 때, 환부의 위치를 정밀도 좋게 인식할 수 있다. 본 실시예는 제2 실시예와 마찬가지로, 방사선 검출기(3)로부터 출력되는 출력 신호로부터 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호를 각각 분리하는 처리를 행하고는 있지 않지만, X선 CT상 데이터를 작성할 수 있고, PET상의 데이터를 얻을 수가 있다.
<제7 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치를 도16 및 도17에 기초하여 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사 장치(1)는 촬상 장치(2E), 피검자 지지 장치(14), 신호 변별 장치(19A), 동시 계수 장치(26), 컴퓨터(예를 들면, 워크스테이션; 27), 기억 장치(28) 및 표시 장치(29)를 구비하고 있다. 피검자 지지 장치(14)는 지지 부재(15), 및 지지 부재(15)의 상단부에 위치하고 길이 방향으로 이동 가능하게 지지 부재(15)에 설치된 베드(16)를 갖는다. 촬상 장치(2E)는 베드(16)의 길이 방향에 대해 직각 방향으로 설치되어 있고, 방사선 검출기 환상체(3), X선원 원주 방향 이동 장치(7), 구동 장치 제어 장치(17), X선원 제어 장치(18) 및 케이싱(도시 생략)을 갖는다. 방사선 검출기 환상체(3)는 환상 지지부(5), 및 환상 지지부(5)의 내측에 환상으로 설치된 다수의 방사선 검출기(4)를 포함한다. 방사선 검출기 환상체(3)의 방사선 검출기(4)의 내측에, 베드(16)가 삽입되는 관통된 원통부(30)가 형성된다. 다수의 방사선 검출기(4)(합계 약 10000개)는 환상 지지부(5)에 원주 방향뿐만 아니라 원통부(30)의 축방향으로도 복수열 배치되어 있다. 방사선 검출기(4)는 반도체 방사선 검출기로서, 검출부인 5㎜ 입방체의 반도체 소자부를 카드뮴 텔러라이드(CdTe)로 구성하고 있다. 그 검출부는 갈륨비소(GaAs) 또는 카드뮴 텔러라이드 아연(CZT)으로 구성해도 좋다. 환상 지지부(5)는 지지 부재(6) 상에 설치된다. 지지 부재(6 및 15)는 서로 연결되어 있고, 또한 검사실의 바닥에 놓여져 있다. 구동 장치 제어 장치(17) 및 X선원 제어장치(18)는 환상 지지부(5)의 외면에 설치된다. 방사선 검출기 환상체(3), 구동 장치 제어 장치(17) 및 X선원 제어 장치(18)는 케이싱 내에 설치된다.
X선원 원주 방향 이동 장치(7)는 X선원 장치(8), 및 환상의 X선원 장치 지지부(13)를 구비한다. X선원 장치 지지부(13)는 환상 지지부(5)의 일단부에서 환상 지지부(5)의 외면에 설치된다. 환상의 가이드 레일(12)이 X선원 장치 지지부(13)의 일단면에 설치된다. 가이드 레일(12) 및 X선원 장치 지지부(13)는 원통부(30)의 주위를 둘러싼다. X선원 장치(8)는 X선원(9), X선원 구동 장치(10) 및 축방향 이동 아암(11)을 갖는다. X선원 구동 장치(10)는 케이싱 내에, 도시되어 있지 않지만, 제1 모터, 및 감속 기구를 갖는 동력 전달 기구를 구비한다. 동력 전달 기구는 제1 모터의 회전축에 연결된다. 축방향 이동 아암(11)은 X선원 구동 장치(10)의 케이싱에 설치되어 원통부(30) 내에 연장되어 있다. X선원(9)는 축방향 이동 아암(11)에 설치된다. 축방향 이동 아암(11)은 원통부(30)의 축방향으로 신축하여, X선원(9)을 원통부(30)의 축방향으로 이동시킨다. 축방향 이동 아암(11)은 X선원 구동 장치(10)에 설치된 제2 모터(도시 생략)의 작동에 의해 신축된다. X선원 구동 장치(10)은 낙하하지 않도록 또한 가이드 레일(12)을 따라 이동 가능하게 가이드 레일(12)에 설치된다. X선원 구동 장치(10)는 도시하고 있지 않지만, 전술한 동력 전달 기구로부터 회전력을 받는 피니언을 갖는다. 이 피니언은 가이드 레일(12)에 설치된 랙과 맞물린다.
X선원(9)은 도시되어 있지 않지만 공지의 X선관을 갖는다. 이 X선관은 제6 실시예에서 이용되는 X선관과 동일한 구조 및 기능을 가지며, 80keV의 X선을 발생한다. 이 X선이 X선원(9)로부터 방출된다.
각 방사선 검출기(4)는 각각 배선(23)에 의해 대응하는 신호 변별 장치(19)에 접속된다. 도8에 나타낸 구성을 갖는 신호 변별 장치(19A)는 각각의 방사선 검출기(4)마다 1개 설치된다. 신호 변별 장치(19A)의 각 γ선 변별 장치(21)는 동시 계수 장치(26)를 통해 컴퓨터(27)에 접속된다. 동시 계수 장치(26)는 1개이며 γ선 변별 장치(21)에 접속된다. 동시 계수 장치(26)는 몇개의 γ선 변별 장치(21)마다 설치되어도 좋다. 신호 변별 장치(19A)의 각 신호 처리 장치(22)는 컴퓨터(27)에 접속된다. 기억 장치(28) 및 표시 장치(29)가 컴퓨터(27)에 접속된다. 신호 변별 장치(19A)는 신호 처리 장치이다. 이 신호 처리 장치는 신호 처리 장치(22)를 포함하는 제1 신호 처리 장치, 및 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)를 갖는 제2 신호 처리 장치를 구비한다.
본 실시예는 X선 CT 검사(X선원(9)으로부터 방사되어 피검자의 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기로 검출하는 행위) 및 PET 검사(PET용 약제에 기인하여 피검자의 체내로부터 방사되는 γ선을 방사선 검출기로 검출하는 행위)를 1대의 촬상 장치(2E)를 이용하여 행하는 예이다. 본 실시예도, 제6 실시예에서 설명한 방사선 검출의 원리를 적용하고 있다. 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여 구한 구체적인 X선의 조사 시간 T도, 체내 투여 방사능을 360MBq 이하로 한 경우에는, X선의 조사 시간을 1.5μsec 이하로 하면 좋다.
방사선 검사를 행하기 전에, 먼저 피검체인 피검자(35)에게, 미리 주사 등의 방법으로 PET용 약제가, 체내 투여 방사능이 370MBq가 되도록, 피검체인 피검자(35)에게 투여된다. PET용 약제는 검사 목적(암의 장소를 파악, 또는 심장의 동맥류의 검사 등)에 따라 선택된다. 본 실시예에서의 X선 CT 검사 및 PET 검사는 PET용 약제가 투여된 피검자(35)가 누워 있는 베드(16)를 이동시켜 피검자(35)를 원통부(30) 내에 삽입된 상태에서 촬상 장치(2)를 이용하여 행해진다.
X선원 제어 장치(18)는 제6 실시예와 마찬가지로 X선원(9)로부터의 X선의 방출 시간을 제어한다. 구동 장치 제어 장치(17)는 X선 CT 검사를 개시할 때, 구동 개시 신호를 출력하여, X선원 구동 장치(10)의 제1 모터에 접속된, 전원과 연결되는 개폐기(이하, 제1 모터 개폐기라고 함)를 폐쇄한다. 전류의 공급에 의해 제1 모터가 회전하고, 이 회전력이 동력 전달 기구를 통해 피니언에 전달되어, 피니언이 회전한다. 피니언이 가이드 레일(12)의 랙과 맞물려 있기 때문에, X선원 장치(8), 즉 X선원(9)이 가이드 레일(12)을 따라 원주 방향으로 이동한다. X선원(9)은 원통부(30) 내에 삽입된 상태에서 피검자(35)의 주위를 설정 속도로 이동한다. X선 CT 검사 종료시에는, 구동 장치 제어 장치(17)는 구동 정지 신호를 출력하여 제1 모터 개폐기를 개방한다. 이에 따라, X선원(9)의 원주 방향으로의 이동이 정지된다. 본 실시예에서는, 원주 방향으로 환상으로 배치된 모든 방사선 검출기(4)는 그 원주 방향으로 이동하지 않고, 또한 원통부(30)의 축방향으로도 이동하지 않는다. 이동하지 않는 X선원 제어 장치 및 구동 장치 제어 장치로부터 이동하는 X선원 장치에의 제어 신호의 전송은 X선원 장치의 이동에 지장을 주지 않는 공지의 기술을 적용한다.
X선 CT검사를 개시할 때에 구동 장치 제어 장치(17)로부터 출력된 구동 개시 신호는 X선원 제어 장치(18)에 입력된다. X선원 제어 장치(18)는 구동 개시 신호의 입력에 기초하여 X선 발생 신호를 출력한다. 그 후, X선 정지 신호 및 X선 발생 신호를 반복하여 출력한다. X선 정지 신호 및 X선 발생 신호의 반복 출력에 의해, X선원(9)은 제1 설정 시간, 즉 1μsec 동안 X선을 방출하고, 제2 설정 시간 동안 X선의 방출을 정지한다. 이 X선의 방출 및 정지가 X선원(9)의 원주 방향으로의 이동 기간 중에 반복되게 된다. X선원(9)으로부터 방출된 그 X선은 팬 빔상으로 원통부(30) 내에 삽입된 피검자(35)에게 조사된다. X선원(9)의 원주 방향의 이동에 의해, 베드(16) 상의 피검자(35)는 주위로부터 X선을 조사받는다. 이 X선은 피검자(35)를 투과한 후, 원통부(30)의 축심을 기점으로 X선원(9)으로부터 180도의 위치에 있는 방사선 검출기(4)를 중심으로 원주 방향에 위치하는 복수개의 방사선 검출기(4)에 의해 검출된다. 이들 방사선 검출기(4)는 X선 촬상 신호를 출력한다. 이 X선 촬상 신호는 해당하는 배선(23)을 통해 대응하는 각각의 신호 변별 장치(19A)에 입력된다. 상기 X선을 검출하고 있는 이들의 방사선 검출기(4)는 편의적으로 제1 방사선 검출기(4)로 칭한다.
원통부(30) 내에 삽입된, 베드(16) 상의 피검자(35)로부터 PET용 약제에 기인한 511keV의 γ선이 방출되고 있다. 제1 방사선 검출기(4) 이외의 방사선 검출기(4)는 피검자(35)로부터 방출된 그 γ선을 검출하여, γ선 촬상 신호를 출력한다. 이 γ선 촬상 신호는 해당하는 배선(23)을 통해 대응하는 각각의 신호 변별 장치(19A)에 입력된다. γ선을 검출하고 있는 방사선 검출기(4)를 편의적으로 제2 방사선 검출기(4)로 칭한다.
신호 변별 장치(19) 내에서 제2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 촬상 신호는 γ선 변별 장치(21)에 전달되고, 제1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호는 신호 처리 장치(22)에 전달된다. 이와 같은 각 촬상 신호의 전송은 신호 변별 장치(19A)의 절환 스위치(31)의 절환 조작에 의해 행해진다. 절환 스위치(31)의 가동 단자(32)를 고정 단자(33) 또는 고정 단자(34)에 접속하는 절환 조작은 구동 장치 제어 장치(17)의 출력인 절환 제어 신호에 기초하여 행해진다. 구동 장치 제어 장치(17)는 전술한 바와 같이 X선원 장치(10)의 이동 동작을 제어하지만, 동시에 제1 방사선 검출기(4)를 선택하여, 이 제1 방사선 검출기(4)에 접속된 신호 변별 장치(19)에서의 절환 스위치(31)의 가동 단자(32)를 고정 단자(34)에 접속한다.
제1 방사선 검출기(4)의 선택에 대해 설명한다. X선원 구동 장치(10) 내의 제1 모터에는 엔코더(도시 생략)가 연결된다. 구동 장치 제어 장치(17)는 엔코더의 검출 신호를 입력하여 원주 방향에서의 X선원 구동 장치(10), 즉 X선원(9)의 위치를 구하고, 이 X선원(9)의 위치와 180° 반대측에 위치하는 방사선 검출기(4)를 기억하고 있는 각 방사선 검출기(4)의 위치의 데이터를 이용하여 선택한다. X선원(9)으로부터 방사되는 X선은 가이드 레일(12)의 원주 방향인 폭을 갖고 있기 때문에, 피검자(35)의 체내를 투과한 X선을 검출하는 방사선 검출기(4)는 선택된 그 방사선 검출기(4) 이외에도 원주 방향으로 복수개 존재하게 된다. 구동 장치 제어 장치(17)는 그 복수의 방사선 검출기(4)도 선택한다. 이들 방사선 검출기(4)가 제1 방사선 검출기이다. 원주 방향에서의 X선원(9)의 이동에 따라, 제1 방사선 검출기(4)도 달라진다. X선원(9)의 원주 방향으로의 이동에 따라, 제1 방사선 검출기(4)도 의사적으로 원주 방향으로 이동하고 있는 것으로 보일 수 있다. 구동 장치 제어 장치(17)가 X선원(9)의 원주 방향으로의 이동에 따라 다른 방사선 검출기(4)를 선택할 때에는 새로이 제1 방사선 검출기(4)가 되는 방사선 검출기(4)에 접속된 가동 단자(32)는 고정 단자(34)에 접속된다. X선원(9)의 원주 방향으로의 이동에 따라 제1 방사선 검출기(4)로 되지 않은 방사선 검출기(4)에 접속된 가동 단자(32)는 구동 장치 제어 장치(17)에 의해 고정 단자(33)에 접속된다.
제1 방사선 검출기(4)는 절환 스위치(31)에 의해 신호 처리 장치(22)에 접속된 방사선 검출기(4)라고도 할 수 있다. 또, 제2 방사선 검출기(4)는 절환 스위치(31)에 의해 γ선 변별 장치(21)에 접속된 방사선 검출기(4)라고도 할 수 있다. 환상 지지부(5)에 설치된 각각의 방사선 검출기(4)는 X선원(9)의 위치와의 관계에서, 어떤 때는 제1 방사선 검출기(4)가 되고, 다른 어떤 때에는 제2 방사선 검출기(4)가 된다. 이로 인해, 하나의 방사선 검출기(4)는 각각이지만 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호 양쪽을 출력한다.
제1 방사선 검출기(4)는 제1 설정 시간인 1μsec 동안 X선원(9)로부터 조사되어 피검자(35)를 투과한 X선을 검출한다. 1μsec 동안에 제1 방사선 검출기(4)가 피검자(35)로부터 방출되는 γ선을 검출할 확률은 전술한 바와 같이, 무시할 수 있을 정도로 작다. PET용 약제에 기인하여 피검자(35)의 체내에서 발생한 다수의 γ선은 특정의 방향으로 방출되는 것이 아니라, 모든 방향으로 방출된다. 이들 γ선은 전술한 바와 같이, 쌍이 되어 거의 정반대 방향(180°±0.6°)으로 방출되고, 방사선 검출기 환상체(3)의 어느 하나의 제2 방사선 검출기(4)에 의해 검출된다.
피검자(35)의 환부의 위치가 미리 특정되어 있지 않은 경우에는, 베드(16)를 이동시켜 피검자(35)의 전신에 걸쳐 PET 검사가 실행된다. 이 PET 검사가 실행되고 있는 동안, X선원(9)이 원주 방향으로 주회되어, PET 검사를 실시하는 개소에 대해 X선 CT 검사가 실시된다. 피검자(35)의 환부의 위치가 미리 다른 검사에 의해 특정되어 있는 경우에는, 베드(16)를 이동시켜 미리 특정되어 있는 환부의 위치를 원통부(30) 내에 삽입하고, 촬상 장치(2)를 이용하여 그 환부 부근에 대해 PET 검사 및 X선 CT 검사를 실시한다.
방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 입력했을 때의 신호 변별 장치(19A)의 신호 처리에 대해 설명한다. 제1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호는 전술한 바와 같이, 절환 스위치(31)의 작용에 의해 신호 처리 장치(22)에 입력된다. 신호 처리 장치(22)는 입력된 X선 촬상 신호를 적분 장치에 의해 적산하고, X선 촬상 신호의 적산치, 즉 X선 촬상 신호의 강도의 정보를 출력한다.
제2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 촬상 신호는 절환 스위치(31)의 작용에 의해 파형 정형 장치(20)에 입력된다. 파형 정형 장치(20)는 전술한 도3에 나타낸 파형의 γ선 촬상 신호를, 예를 들면 도4에 나타낸 바와 같이 시간적인 가우스 분포의 파형을 갖는 γ선 촬상 신호로 변환하여 출력한다. PET용 약제로부터 방출된 양전자가 양전자 소멸에 의해 체내에서 생성하는 γ선의 에너지는 먼저 설명한 바와 같이 511keV이다. γ선 변별 장치(21)는 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 에너지 설정치인 450keV 이상의 에너지를 갖는 촬상 신호를 입력했을 때에 소정의 에너지를 갖는 펄스 신호를 발생시킨다. γ선 변별 장치(21)는 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 제1 필터를 갖고 있다고 할 수 있다.
동시 계수 장치(26)는 각 신호 변별 장치(19A)의 γ선 변별 장치(21)로부터 출력된 펄스 신호를 입력하고 이들의 펄스 신호를 이용하여 동시 계수를 행하여, γ선 촬상 신호에 대한 계수치를 구한다. 또한, 동시 계수 장치(26)는 전술한 1쌍의 γ선에 대한 1쌍의 펄스 신호에 의해 그 1쌍의 γ선을 검출한 2개의 검출점 (원통부(30)의 축심을 중심으로 하여 대략 180°(엄밀하게는 180°±6°) 방향이 다르게 되어 있는 1쌍의 방사선 검출기(4)의 위치)를 γ선 검출의 위치 정보로서 데이터화한다.
컴퓨터(27)는 도18에 나타낸 단계 54A, 55A, 57∼62의 처리 순서에 기초하여 처리를 실행한다. 이와 같은 처리를 실행하는 컴퓨터(27)는 단층상 데이터 작성 장치이다. 동시 계수 장치(26)에 의해 계수된 γ선 촬상 신호의 계수치, 동시 계수 장치(26)로부터 출력된 검출점의 위치 정보, 및 신호 처리 장치(22)로부터 출력된 X선 촬상 신호의 강도가 입력된다(단계 54A). 입력된, γ선 촬상 신호의 계수치, 검출점의 위치 정보 및 X선 촬상 신호의 강도는 기억 장치(28)에 기억된다(단계 55A). 제1 실시예와 마찬가지로, 단계 57∼62의 처리가 행해진다. 또, 단계 57에서는 각 복셀에서의 X선의 감쇠율이 기억 장치(28)로부터 취출된 X선 촬상 신호의 강도를 이용하여 산출된다. 합성 단층상의 데이터는 표시 장치(29)에 표시된다.
또, X선 CT상은 스캔 데이터가 필요하기 때문에, X선원 구동 장치(10)를 이용하여 X선원(9)를 가이드 레일(12)을 따라 이동시킴으로써, 방사선 검출기(4)에 의해 필요한 데이터량을 얻을 수 있다. 이와 같은 X선원(9)의 원주 방향 스캔에 의해, 본 실시예는 피검자(35)의 하나의 횡단면에서의 X선 촬상 신호에 관한 이차원 단면 데이터를 얻고 있다. 다른 횡단면에서의 X선 촬상 신호에 관한 이차원 단면 데이터는 축방향 이동 아암(11)을 신축시켜 X선원(9)을 원통부(30)의 축방향으로 이동시킴으로써 얻을 수 있다. 이들의 이차원 단면데이터를 적층시킴으로써, 삼차원의 단면 데이터를 얻을 수 있다. 이 삼차원의 단면 데이터를 이용하여 삼차원의 X선 CT상의 데이터를 얻을 수 있다. 또, X선원(9)의 주회에 따라 원통부(30)의 축방향으로 축방향 이동 아암(11)을 연속적으로 신축함으로써, X선의 헬리컬 스캔을 행하는 것도 가능하다. 축방향 이동 아암(11)을 신축시키는 대신에, 베드(16)의 원통부(30)의 축방향으로 이동시켜도 다른 횡단면에서의 X선 촬상 신호에 관한 2차원 단면 데이터를 얻을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 이하에 나타낸 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시예에서는 방사선 검출기 환상체(3)에 설치된 복수의 방사선 검출기(4)가 환상으로 배치되어 있다. 본 실시예는 환상으로 배치된 이들 방사선 검출기(4)에 의해 피검체인 피검자(35)로부터 방출되는 γ선을 검출할 수 있는 동시에, 원주 방향으로 이동하는 X선원(9)으로부터 방출되어 피검자(35)를 투과한 X선도 검출할 수 있다. 이 때문에, 종래 기술은 촬상 장치로서 투과 X선을 검출하는 촬상 장치 및 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치를 필요로 하고 있지만, 본 실시예에서는 촬상 장치가 1대이면 되므로, X선 CT 검사 및 PET 검사 양쪽을 실시할 수 있는 방사선 검사 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
(2) 본 실시예는 환상으로 배치된 방사선 검출기(4) 각각이 피검자(35)의 체내를 투과한 X선(투과 X선이라고 함)의 검출 신호인 X선 촬상 신호, 및 방사성 약제에 기인하여 그 체내로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 γ선 촬상 신호의 양쪽을 출력한다. 이와 같은 구성도, 방사선 검사 장치의 구성을 더욱 단순화 및 방사선 검사 장치의 소형화에 공헌한다.
(3) 본 실시예는 환상으로 배치된 방사선 검출기(4)의 하나의 출력 신호인 X선 촬상 신호를 이용하여, 피검자(35)의 내장 및 골의 화상을 포함하는 제1 단층상(X선 CT상)을 재구성할 수 있고, 그 방사선 검출기(4)의 다른 출력 신호인 γ선 촬상 신호를 이용하여, 그 피검자(35)의, 환부의 화상을 포함하는 제2 단층상 (PET상)을 재구성할 수 있다. 제1 단층상의 데이터 및 제2 단층상의 데이터는 투과 X선 및 γ선의 양쪽을 검출하는 촬상 장치(2)의 출력 신호에 기초하여 재구성되어 있기 때문에, 제1 단층상의 데이터 및 제2 단층상의 데이터를 정밀도 좋게 위치 일치시켜 합성할 수 있다. 이 때문에, 정밀도 좋은 환부, 내장 및 골의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단히 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면, 내장 및 골의 관계에서, 환부의 위치를 정확하게 인지할 수 있다. 예를 들면 제1 단층상의 데이터 및 제2 단층상의 데이터를 촬상 장치(2)의 원통부(30)의 축심을 중심에 맞춤으로써, 간단히 양 단층상을 합성한 화상 데이터를 얻을 수가 있다.
(4) 본 실시예는 제1 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호, 및 제2 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호를 공용하는 방사선 검출기(4)로부터 얻을 수 있기 때문에, 피검자(35)의 검사에 요하는 시간(검사 시간)을 현저히 단축할 수 있다. 바꾸어 말하면, 짧은 검사 시간에, 제1 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호, 및 제2 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호를 얻을 수 있다. 본 실시예는 종래 기술과 같이, 피검자를 투과 X선을 검출하는 촬상 장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치까지 이동시킬 필요 없이, 피검자가 움직일 확률을 저감시킬 수 있다. 피검자를, 투과 X선을 검출하는 촬상 장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상 장치까지 이동시킬 필요가 없어지는 것도, 피검자의 검사 시간의 단축에 기여한다.
(5) 본 실시예는 X선원(9)을 주회시켜 방사선 검출기 환상체(3), 즉 방사선 검출기(4)를 원통부(30)의 원주 방향 및 축방향으로 이동시키지 않기 때문에, 방사선 검출기 환상체(3)를 이동시키는 데에 필요한 모터에 비해 X선원(9)을 주회시키는 모터의 용량을 작게 할 수 있다. 후자의 모터의 구동에 요하는 소비 전력도, 전자의 모터의 그것보다도 적게 할 수 있다.
(6) 신호 처리 장치(22), 즉 제1 신호 처리 장치에 입력되는 γ선 촬상 신호가 현저히 감소하기 때문에, 정밀도 좋은 제1 단층상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 때문에, 제1 단층상의 데이터와 제2 단층상의 데이터를 합성하여 얻어진 화상 데이터를 이용함으로써, 환부의 위치를 보다 정확하게 인지할 수 있다.
(7) 본 실시예는 환상으로 배치된 방사선 검출기(4)의 내측에서 X선원(9)이 주회하기 때문에, 환상 지지부(5)의 직경이 커지고, 환상 지지부(5)의 내측에서 원주 방향으로 설치할 수 있는 방사선 검출기(4)의 개수를 많게 할 수 있다. 원주 방향에서의 방사선 검출기(4)의 개수의 증가는 감도의 향상을 도모하여, 피검자(35)의 횡단면의 분해능을 향상시킨다.
(8) 본 실시예에서는, X선원(9)이 설치되는 축방향 이동 아암(11) 및 X선원(9)은 방사선 검출기(4)의 내측에 위치하고 있기 때문에, 이들이 피검자(35)로부터 방출되는 γ선을 차단하여, 이들의 바로 뒤에 위치하는 방사선 검출기(4)가 그 γ선을 검출할 수 없어, PET상의 작성에 필요한 검출 데이터가 결손할 가능성이 있다. 그러나, 본 실시예는 전술한 바와 같이, X선원 구동 장치(10)에 의해 X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)이 원주 방향으로 주회하고 있기 때문에, 실질적으로 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다. 특히, X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)의 주회 속도는 약 1초/1슬라이스이고, 가장 짧게 수분 오더인 PET 검사에 요하는 시간과 비교하면 충분히 짧다. 이에 따라서도, 실질적으로는 그 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다. 또, X선 CT 검사를 행하지 않을 때는 X선 CT 검사 관계의 기기는 모터(45) 내에서 철거하여 격납하는 구성으로 한다. 예를 들면, 본 실시예에서, X선원(9)은 X선원 구동 장치(10) 중에 격납하는 구성으로 하고 있다.
<제8 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 제8 실시예의 방사선 검사 장치(1F)를 도19를 이용하여 이하 설명한다. 방사선 검사 장치(1F)는 제7 실시예의 방사선 검사 장치(1E)에서의 촬상 장치(2E)를 촬상 장치(2F)로, 또한 신호 변별 장치(19A)를 도2에 나타낸 신호 변별 장치(19)로 교체한 것이다. 방사선 검사 장치(1F)의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1E)의 구성과 동일하다. 방사선 검사 장치(1F)는 신호 변별 장치(19)를 설치하고 있는 관계상, 컴퓨터(27)에서 도5에 나타낸 처리가 실행된다. 촬상 장치(2F)는 제7 실시예에서의 촬상 장치(2E)의 구동 장치 제어 장치(17) 및 X선 제어 장치(18)를 구동 장치 제어 장치(17A) 및 X선 제어 장치(18A)로 각각 교체한 구성을 갖는다. 촬상 장치(2F)의 다른 구성은 촬상 장치(2E)와 동일하다. 신호 변별 장치(19)는 방사선 검출기(4) 1개마다 설치된다. 신호 변별 장치(19)의 파고 분석 장치(38)는 컴퓨터(27)에 접속된다. 신호 변별 장치(19)의 γ선 변별 장치(21)는 동시 계수 장치(26)를 통해 컴퓨터(27)에 접속된다. 신호 변별 장치(19A)는 신호 처리 장치로서, 파고 분석 장치(38)를 갖는 제1 신호 처리 장치, 및 파형 정형 장치(20) 및 γ선 변별 장치(21)를 갖는 제2 신호 처리 장치를 구비한다. 구동 장치 제어 장치(17A) 및 X선 제어 장치(18A)가 환상 지지부(5)에 설치된다.
본 실시예는 X선 CT 검사 및 PET 검사를 1대의 촬상 장치(2F)을 이용하여 행하는 예이다. PET용 약제가 투여되어, 베드(16) 상에 눕혀 원통부(30) 내에 삽입되고 있는 피검자(35)의 환부로부터 방출된 511keV의 γ선은 방사선 검출기(4)에 의해 검출된다. 한편, X선원(9)으로부터 조사된 X선(80keV)은 피검자(35)를 투과한 후, 방사선 검출기(4)에 의해 검출된다. X선 CT 검사시에 있어서의 X선원(9)의 주회 동작은 제7 실시예와 동일하다. X선 및 γ선의 검출은 제1 실시예와 마찬가지로 행해진다. X선원(9)으로부터 방출된 X선이 도달하지 않는 위치에 존재하는 방사선 검출기(4)(예를 들면, 원통부(30)의 축방방에서 X선원(9)으로부터 떨어져 있는 위치에 존재하는 방사선 검출기(4))는 X선원(9)이 축방향으로 이동하지 않는 한, γ선을 검출한다. 본 실시예의 구동 장치 제어 장치(17A)는 제1 실시예의 구동 장치 제어 장치(17)와 동일하게, 구동 개시 신호 및 구동 정지 신호를 출력하여 X선원 구동 장치(10)의 이동을 제어한다. 그러나, 구동 장치 제어 장치(17A)는 구동 장치 제어 장치(17)가 행하는 절환 스위치(31)의 절환 제어를 실시하지 않는다. X선 제어 장치(18A)는 제1 실시예와 마찬가지로, X선원 개폐기를 폐쇄하는 X선 발생 신호를 출력하고, X선원 개폐기를 개방하는 X선 정지 신호를 출력하다. 그러나, X선 제어 장치(18A)는 제1 실시예의 X선 제어 장치(18)와 같이, 방사선 검출기(4)에의 γ선의 입사를 무시할 수 있는 제1 설정 시간 동안만 X선을 발생시키도록 하는 제어를 행하지 않는다. 이 때문에, 본 실시예에서는, X선을 검출하고 있는 방사선 검출기(4)에서도 γ선을 검출하게 된다. 따라서, 1대의 촬상 장치(2A)로 X선 CT 검사 및 PET 검사를 실시하는 본 실시예에서는, 각 방사선 검출기(4)는 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 포함하는 출력 신호를 출력한다. 방사선 검출기(4)로부터의 그 출력 신호는 해당하는 신호 변별 장치(19)에 입력된다.
신호 변별 장치(19)는 제1 실시예와 마찬가지로, X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호의 처리를 실행한다. 본 실시예는 신호 변별 장치(19)를 이용함으로써, 방사선 검출기(4)의 출력인 촬상 신호로부터 피크 계수치에 대한 에너지가 다른 γ선 촬상 신호와 X선 촬상 신호를 각각 분리할 수 있다. 동시 계수 장치(26)는 각 신호 변별 장치(19)의 각 γ선 변별 장치(21)로부터의 출력인 펄스 신호를 이용하여 동시 계수를 행하고 γ선 촬상 신호에 대한 계수치를 구하여, 이 계수치를 컴퓨터(27)에 출력한다. 파고 분석 장치(38)는 X선 촬상 신호의 계수치를 컴퓨터(27)에 출력한다. 컴퓨터(27)는 도5에 나타낸 단계 54∼62의 처리 순서에 기초하여 처리를 실행한다. 제1 단층상의 데이터와 제2 단층상의 데이터를 합성하여 작성된 합성 단층상의 데이터는 표시 장치(29)에 표시된다.
본 실시예는 제1 실시예에서 생긴 효과 (1)∼(5), (7) 및 (8)을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예는 이하의 (9) 및 (10)의 효과를 얻을 수 있다.
(9) 방사선 검출기(4)로부터 출력된 출력 신호로부터 그 신호에 포함된 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호를 분리할 수 있다. 이 때문에, 분리된 X선 촬상 신호를 이용하여 제1 단층상 데이터를, 분리된 γ선 촬상 신호를 이용하여 제2 단층상 데이터를 간단히 작성할 수 있다. 또, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 단층상 데이터와 제2 단층상 데이터를 간단히 합성할 수 있다.
(10) 방사선 검출기(4)로서 이용되고 있는 반도체 방사선 검출기는 에너지 분해능이 높다. 이 때문에, 본 실시예에서는 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 신호 변별 장치(19A)로 간단히 분리할 수 있다.
<제9 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치(1G)를 도20을 이용하여 설명한다. 방사선 검사 장치(1G)는 촬상 장치(2G)의 구성을 제7 실시예의 촬상 장치(2E)의 구성과 약간 달리 한다. 즉, 촬상 장치(2G)는 촬상 장치(2E)의 구성 중 X선원 원주 방향 이동 장치(7)를 X선원 원주 방향 이동 장치(7A)로 교체한 것이다. 방사선 검사 장치(1G)의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1E)와 동일하다. X선원 원주 방향 이동 장치(7A)는 X선원 장치(8A), 및 환상의 X선원 장치 지지부(13)를 구비한다. 본 실시예의 X선원 장치 지지부(13)는 제7 실시예의 것과 동일한 구성이다. X선원 장치(8A)는 X선원(9) 및 X선원 구동 장치(10)를 가지고, X선원 장치(8)를 갖고 있지 않다. 본 실시예에서는, X선원(9)은 방사선 검출기 환상체(3)의 일단면에 대향하도록, 즉 그 일단면의 횡에 배치된다. 상기와 같이 배치된 X선원(9)은 X선의 방출구가 방사선 검출기 환상체(3)의 방사선 검출기(4)에서 X선원(9)과는 180° 반대측에 위치하는 그 방사선 검출기(4)의 방향을 향하도록, 원통부(30)의 축방향에 대하여 경사지게 X선원 구동 장치(10)의 케이싱에 설치된다. 본 실시예에서의 X선원 구동 장치(10)의 케이싱의 길이는 제7 실시예에서의 X선원 구동 장치(10)의 케이싱의 것 보다 짧게 되어 있다.
본 실시예도 제7 실시예와 마찬가지로, 1대의 촬상 장치를 이용하여 PET 검사와 X선 CT 검사를 행한다. 본 실시예에서의 PET 검사는 제7 실시예와 마찬가지로, PET용 약제에 기인하여 피검자(35)로부터 방출된 γ선을 제2 방사선 검출기(4)에서 검출함으로써 행해진다. 또, X선 CT 검사는 제1 실시예에서 X선원 장치(8)를 주회시킨 경우와 마찬가지로, X선원 장치(8A)를 가이드 레일(12)을 따라 주회시킴으로써 행해진다. PET 검사 및 X선 CT 검사시에는, 베드(16)에 의해 피검자(35)를 축방향으로 이동시켜 행한다. 본 실시예에서는, 경사진 X선원(9)로부터 방출된 X축이, 피검자(35)에 대해 경사 방향으로 조사되어, 피검자(35)의 체내를 경사지게 투과한다. 이 투과한 X선은 제1 방사선 검출기(4)에서 검출된다. 본 실시예에서는, 제1 방사선 검출기(4)는 X선원 장치(8)와 대향하는, 방사선 검출기 환상체(3)의 일단부에 위치한다. 제1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호, 및 제2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 촬상 신호를 이용하여 합성 단층상의 데이터를 얻는 처리는 제7 실시예와 마찬가지로 행해진다. 본 실시예는 피검자(35)의 체내를 경사지게 투과한 X선에 대한 X선 촬상 신호를 이용하여 X선 CT상을 얻기 때문에, 그 X선 CT상의 정밀도가 저하하지 않도록 하는 각도로 X선원(9)을 기울일 필요가 있다.
본 실시예는 제7 실시예에서 생긴 (1)∼(6)의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예는 이하에서 나타낸 (11)∼(13)의 효과를 얻을 수 있다.
(11) 본 실시예에서는, 환상으로 방사선 검출기(4)을 설치한 방사선 검출기 환상체(3)의 옆에서 X선원(9)이 주회하기 때문에, 환상 지지부(5)의 직경이 작아진다. 이 때문에, 180° 정반대에 위치하는 2개의 방사선 검출기(4) 사이의 거리가 짧아져, PET상의 화질을 향상시킬 수 있다. 피검자(35)의 체내에서 발생한 1쌍의 γ선은 완전히 180°가 아닌 180°±0.6°의 방향으로 방출된다. 이들 방사선 검출기(4) 간의 거리가 길어지면, ±0.6°의 영향이 커지게 되어, 동시 계수 장치(26)에 의해 특정된다. 그 1쌍의 γ선에 대한 2개의 검출점도 약간 오차가 발생한다. 이들 방사선 검출기(4) 간의 거리가 짧으면, ±0.6°의 영향도 작아지게 되어, 동시 계수 장치(26)에 의해 특정된다. 그 1쌍의 γ선에 대한 2개의 검출점도 참인 위치에 가까워진다. 이 때문에, 본 실시예에서는 PET상의 화질이 향상한다.
(12) 본 실시예는 환상으로 방사선 검출기(4)를 설치한 방사선 검출기 환상체(3)의 옆에서 X선원(9)이 주회하기 때문에, 제7 실시예에서의 X선원(9) 및 축방향 이동 아암(11)과 같이 피검자(35)로부터 방출되는 γ선을 차단하는 물체가 방사선 검출기(4)의 전면에 존재하지 않는다. 이 때문에, 본 실시예에서는 제7 실시예와 같은 검출 데이터가 결손한다고 하는 문제가 생기지 않는다.
(13) 본 실시예는 방사선 검출기 환상체(3)의 직경이 작아지는 관계상, 제1 실시예에 비해 방사선 검사 장치를 더욱 소형화할 수 있다.
본 실시예는 X선원(9)의 원주 방향의 회전에 따라 피검자 지지 장치(14)의 베드(16)를 이용하여 피검자(35)를 원통부(30) 내에서 연속적으로 이동시킴으로써, X선의 헬리컬 스캔을 행하는 것도 가능하다.
<제10 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 제10 실시예의 방사선 검사 장치를 도21에 기초하여 이하 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사 장치(1H)는 방사선 검사 장치(1E)에서의 촬상 장치(2E)를 촬상 장치(2H)로 변환한 구성을 갖는다. 방사선 검사 장치(1H)에서의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1E)와 동일하다. 촬상 장치(2H)는 1쌍의 방사선 검출기 환상체(3A 및 3B)를 구비하고 있다. 방사선 검출기 환상체(3A)는 환상 지지부(5A), 및 환상 지지부(5A)의 내측에 제7 실시예와 마찬가지로 환상으로 설치된 다수의 방사선 검출기(4)를 포함한다. 방사선 검출기 환상체(3B)는 환상 지지부(5B), 및 환상 지지부(5B)의 내측에 제7 실시예와 마찬가지로 환상으로 설치된 다수의 방사선 검출기(4)를 포함한다. 방사선 검출기 환상체(3A 및 3B)에 설치된 각 방사선 검출기(4)는 제7 실시예에서 이용되는 방사선 검출기(4)와 동일한 것이다. 방사선 검출기 환상체(3A 및 3B)에 설치된 각 방사선 검출기(4)는 배선(23)에 의해 제7 실시예와 마찬가지로, 대응하는 신호 변별 장치(19A), 구체적으로는 신호 변별 장치(19A)의 절환 스위치(31)에 각각 접속된다. 방사선 검출기 환상체(3A 및 3B)에서의 각각의 방사선 검출기(4)의 내측에, 베드(16)가 삽입되는 관통한 원통부(30)가 각각 형성된다. 방사선 검출기 환상체(3A)와 방사선 검출기 환상체(3B)는 상호 간에 슬릿(간극; 36)이 형성되도록 상호 인접하여 배치되어 있다. 슬릿(36)은 방사선 검출기 환상체의 전주에 걸쳐 형성된다. 방사선 검출기 환상체(3A)는 환상 지지부(5A)를 바닥면에 고정된 지지 부재(6A)에 설치된다. 방사선 검출기 환상체(3B)는 환상 지지부(5B)를 바닥면에 고정된 지지 부재(6B)에 설치된다. 방사선 검출기 환상체(3A)의 축심과 방사선 검출기 환상체(3B)의 축심은 일치하고 있고, 환상 지지부(5A 및 5B)의 내경 및 외경은 동일하다.
또한, 촬상 장치(2H)는 X선원 장치(8B) 및 환상의 X선원 장치 지지부(13)을 갖는 X선원 원주 방향 이동 장치(7B)를 구비하고 있다. X선원 원주 방향 이동 장치(7B)의 X선원 장치 지지부(13)는 제7 실시예의 것과 동일한 구성으로 환상 지지부(5A)의 외면에 설치된다. X선원 장치(8B)는 X선원(9) 및 X선원 구동 장치(10)를 가지며, 축방향 이동 아암(11)을 갖고 있지 않다. 본 실시예서는 X선원(9)은 환상 지지부(5A 및 5B)로부터의 외측에 위치하며, 슬릿(36)과 대향하고 있다. X선원(9)은 X선의 방출구가 방사선 검출기 환상체(3B)의 방사선 검출기(4)에서 X선원(9)과는 180° 반대측에 위치하는 그 방사선 검출기(4)의 방향을 향하도록, 원통부(30)의 축방향에 대해 경사져 X선원 구동 장치(10)의 케이싱에 설치된다.
본 실시예도 제7 실시예와 마찬가지로, 1대의 촬상 장치를 이용하여 PET 검사와 X선 CT 검사를 행한다. 본 실시예에서의 PET 검사는 제7 실시예와 마찬가지로 PET용 약제에 기인하여 피검자(35)로부터 방출된 γ선을 제2 방사선 검출기(4)에서 검출함으로써 행해진다. 또, X선 CT 검사는 제7 실시예에서 X선원 장치(8)를 주회시킨 경우와 동일하게, X선원 장치(8)를 가이드 레일(12)을 따라 피검자(35)의 주위를 주회시킴으로써 행해진다. PET 검사 및 X선 CT 검사시에는 제9 실시예와 마찬가지로, 피검자(35)를 축방향으로 이동시켜 행한다. 본 실시예는 X선원 장치(8B)의 주회를 원할하게 행하기 위해서, 환상 지지부(5A)로부터 외측에서 지지 부재(6B)와 X선원 장치 지지부(13) 사이에 공간(37)이 형성된다. X선원 장치(8B)는 주회할 때에 그 공간(37)을 통과한다. 본 실시예에서는, 경사진 X선원(9)으로부터 방출되어 슬릿(36)을 통과한 X선은 베드(16) 상에 누워 있는 피검자(35)에 대해 경사진 방향으로 조사되어, 피검자(35)의 체내를 비드슴히 투과한다. 이 투과한 X선은 제1 방사선 검출기(4)에서 검출된다. 본 실시예에서는, 제1 방사선 검출기(4)는 X선원(9)와 대향하는 방사선 검출기 환상체(3B)의 일단부에 위치한다. X선원(9)으로부터 방출되는 X선은 확장을 갖기 때문에, 방사선 검출기 환상체(3B)에 대향한다. 방사선 검출기 환상체(3A)의 일단면측에도, 제1 방사선 검출기(4)가 존재한다. 제1 방사선 검출기(4)는 X선원(9)의 주회에 따라, 제1 실시예와 같이 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동한다.
제1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 촬상 신호, 및 제2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 촬상 신호를 이용하여 합성 단층상의 데이터를 얻는 처리는 제7 실시예와 마찬가지로 행해진다. 본 실시예는 피검자(35)의 체내를 비스듬이 투과한 X선에 대한 X선 촬상 신호를 이용하여 X선 CT상을 얻기 때문에, 그 X선 CT상의 정밀도가 저하하지 않는 각도로 X선원(9)을 경사지게 할 필요가 있다.
본 실시예는 제7 실시예에서 생긴 (1)∼(6)의 효과 및 제9 실시예에서 생긴 (11)∼(13)의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에서, X선원 구동 장치(10)를 방사선 검출기 환상체(3B) 측으로 신장하여 X선원(9)에서의 X선의 방출구가 방사선 검출기 환상체(3A)의 방사선 검출기(4)에서 X선원(9)과는 180° 반대측에 위치하는 그 방사선 검출기(4)의 방향을 향하도록, 원통부(30)의 축방향에 대해 경사지게 X선원 구동 장치(10)의 케이싱에 설치되어도 좋다. 또, X선원 장치 지지부(13)를 환상 지지부(5B)에 설치하고, 상기와 같이 X선원(9)의 X선 방출구가 방사선 검출기 환상체(3A)의 방사선 검출기(4)를 향하도록 경사져도 된다.
<제11 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 제11 실시예의 방사선 검사 장치(1I)를 도22 및 도23을 이용하여 이하 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사 장치(1I)는 촬상 장치(2I)를 구비하고, 촬상 장치(2I) 이외의 구성은 방사선 검사 장치(1E)와 동일하다. 촬상 장치(2I)는 방사선 검출기 환상체(3C) 및 X선원 원주 방향 이동 장치(7C)를 구비하고 있다. 방사선 검출기 환상체(3C)는 지지 부재(6)에 설치된 환상 지지부(5C)의 내면에 제1 실시예와 마찬가지로 다수의 방사선 검출기(4)를 설치하고 있다. 환상 지지부(5C)는 180°에 걸쳐서 절결되어 형성된 관통공인 슬릿(36A)을 갖는다. 슬릿(36A)은 환상 지지부(5C)의 상반분에 위치하고 있다. 슬릿(36A)의 부분에는 방사선 검출기(4)가 설치되어 있지 않다. 환상 지지부(5C)의 내측에서 슬릿(36A)의 부분에 콜리메이터(39)가 설치된다. 콜리메이터(39)는 아연으로 구성된다. 방사선 검출기(4)는 콜리메이터(39)의 외측에 배치된다.
X선원 원주 방향 이동 장치(7C)는 제10 실시예의 X선원 원주 방향 이동 장치(7B)와 동일하게, 환상 지지 부재의 외측에 배치되어, 대략 반원형의 X선원 장치 지지부(13A)를 환상 지지부(5C)의 상부에서 그 외면에 설치하고 있다. 반원형의 가이드 레일(12A)이 X선원 장치 지지부(13A)에 설치된다. X선원 원주 방향 이동 장치(7C)는 X선원(9) 및 X선원 구동 장치(10)를 갖는 X선원 장치(8C)를 구비한다. X선원 장치(8C)는 X선원(9)의 X선 방출구가 원통부(30)의 축심에 대해 수직인 방향으로 향하도록 X선원(9)이 X선원 구동 장치(10)에 설치되어 있는 점만 X선원 장치(8B)와 다르다.
본 실시예도, PET용 방사성 약제를 투여하여 베드(16) 상에 누워 있는 피검자(35)에 대해 1대의 촬상 장치(2I)를 이용하여 PET 검사 및 X선 CT 검사를 행한다. PET 검사 및 X선 CT 검사시에는, 제9 실시예와 마찬가지로, 피검자(35)를 축방향으로 이동시켜 행한다. X선 CT 검사는 X선원(9)로부터 방출되어 슬릿(36A) 및 콜리메이터(39) 내를 통과한 X선을 피검자(35)에게 조사함으로써 행해진다. 슬릿을 통과한 X선을 피검자(35)에게 조사하는 것은 제4 실시예와 동일하다. 본 실시예는 제7 실시예와 마찬가지로 PET 검사가 피검자(35)로부터 방출된 γ선을 제2 방사선 검출기(4)에서 검출함으로써 행해지고, X선 CT 검사가 피검자(35)를 투과한 X선을 제1 방사선 검출기(4)에서 검출함으로써 행해진다.
본 실시예에서의 X선 CT 검사에서는, X선원(9)은 X선원 구동 장치(10)를 가이드 레일 A을 따라 이동시킴으로써 180°의 범위내에서 피검자(35)의 주위를 이동하여, 제1 방사선 검출기(4)에서 X선 촬상 신호를 얻고 있다. 이 X선 촬상 신호를 이용하여 컴퓨터(27)의 처리에 의해 X선 CT상의 이차원 단면 데이터를 얻는다. 그 외의 이차원 단면 데이터는 피검자(35)의 원통부(30)의 축방향으로의 이동 및 X선원(9)의 가이드 레일(12A)을 따른 이동에 의해 얻어진 X선 촬상 신호를 이용하여 작성할 수 있다. 이들의 이차원 단면 데이터를 적층하여 X선 CT상의 삼차원 단면 데이터를 얻을 수 있다. 또, X선원(9)의 원주 방향의 이동에 따른 피검자(35)를 연속적으로 이동시킴으로써 X선의 모의적인 헬리컬 스캔이 가능하다. 단, X선원(9)이 180도의 범위 밖에 이동할 수 없는 본 실시예에서는, X선원(9)은 연속적으로 왕복 운동하는 것으로 모의적인 헬리컬 스캔을 실현할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제7 실시예에서 생긴 (1)∼(6)의 효과 및 제9 실시예에서 생긴 (11)∼(13)의 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 실시예는 이하의 (14) 및 (15)의 효과를 얻을 수 있다.
(14) 콜리메이터(39)의 방사선 차폐 기능에 의해, 슬릿(36A)에 인접하고 있는 방사선 검출기(4)에의 X선의 입사가 저지된다. 또, 콜리메이터(39)에 의해 X선원(9)로부터 방출되는 X선이 팬 빔상으로 콜리메이트된다.
(15) 하기의 X선원(9)에 콜리메이터를 설치하는 경우에 비해, X선원(9)의 중량이 경감되기 때문에, X선원 구동 장치(10)에서 X선원(9)을 이동시킬 때에, X선원 구동 장치(10)에 가해지는 부하가 감소한다. 이 때문에, X선원 구동 장치(10)의 제1 모터에 의한 소비 전력이 감소한다.
환상 지지부(5C)에 설치된 X선원(39) 대신에, X선원(9)에 콜리메이터를 설치해도 좋다. 이 콜리메이터에 의해 원통부(30)의 축심 방향의 X선의 확장을 억제하기 때문에 슬릿(36A)의 폭을 작게 할 수 있다. 따라서, X선은 슬릿(36A)의 근방의 방사선 검출기(4)에 입사되지 않는다.
환상 지지부(5C)에서, 복수의 X선원(36A)을 환상 지지부(5C)의 축방향에 근접시켜 형성해도 좋다. 이 경우에는, X선원(9)을 외측에 향해 환상 지지부(5C)로부터 멀리 떨어뜨려 배치하여, X선원(9)로부터 방출되는 X선이 이들의 슬릿(36A)을 통과할 수 있도록 한다. 복수의 슬릿(36A)을 통과한 각각의 X선은 환상 지지부(5C)의 축방향에서 다른 위치에 존재하는 각각의 제1 방사선 검출기(4)에 의해 검출할 수 있다. 이와 같은 구성은 X선원(9)을 원주 방향으로 1회 스캔함으로써, X선 CT상의 복수의 2차원 단면 데이터를 작성할 수 있는 X선 촬상 신호를 동시에 얻을 수가 있다. 이 때문에, X선 CT 검사의 고효율화를 꾀할 수 있다.
<제12 실시예>
본 발명의 다른 실시예인 제12 실시예의 방사선 검사 장치(1J)를 도24 및 도25를 이용하여 이하 설명한다. 제7 내지 11 실시예는 방사선 검출기 환상체를 고정하고 있는 것에 비해, 본 실시예는 방사선 검출기 환상체를 X선원과 함께 주회시킨 구성을 갖는다. 방사선 검사 장치(1J)는 방사선 검사 장치(1F)의 촬상 장치(2F)를 촬상 장치(2J)로 교체한 구성을 갖는다. 방사선 검사 장치(1J)의 다른 구성은 방사선 검사 장치(1E)의 구성과 동일하다. 촬상 장치(2J)는 환상 회전체(40), 원주 방향 구동 장치(41), 구동 장치 제어 장치(17A) 및 X선 제어 장치(18A)를 구비한다.
환상 회전체(40)는 방사선 검출기 환상체(3D), X선원 장치(8C) 및 X선원 장치 지지부(48)를 갖는다. 방사선 검출기 환상체(3D)는 방사선 검출기(4), 및 환상 지지부(5D)를 갖는다. 방사선 검출기(4)는 제2 실시예와 마찬가지로, 환상 지지부(5D) 내면에 설치된다. 환상 지지부(5D)는 축방향으로 연장하여 횡단면이 구(矩) 형상을 하고 있는 슬릿(36B)을 원주 방향의 1개소에 형성한다. 방사선 검출기(4)는 슬릿(36B)의 부분에 설치되어 있지 않다. X선원 장치 지지부(48)는 축방향으로 연장되어 있고, 환상 지지부(5D)의 외면에 설치된다. 본 실시예의 X선원 장치(8C)는 제11 실시예의 것과 동일한 구성을 갖는다. X선원 장치(8C)의 X선원 구동 장치(10)가 X선원 장치 지지부(48)에 설치된 가이드 레일(12B)을 따라 이동한다. 이 때문에, X선원(9)은 방사선 검출기 환상체(3D)의 축방향으로 이동한다.
원주 방향 구동 장치(41)는 실질적으로 환상의 회전체 지지부(42), 및 구동 장치(44)를 갖는다. 회전체 지지부(42)는 도26에 나타낸 바와 같이 바닥면에 고정된 지지 부재(6C)에 설치된다. 회전체 지지부(42)는 도26에 나타낸 바와 같이 지지 부재(6C)에 접하는 부분의 일부가 들어가 공간(43)을 형성하고 있다. 구동 장치(44)는 공간(43) 내에 배치된다. 구동 장치(44)는 모터(45), 모터(45)의 회전축에 연결되는 감속 장치(46), 및 감속 장치(46)에 연결되는 피니언(47)을 갖는다. 모터(45) 및 감속 장치(46)는 지지 부재(6C)에 설치된다. 회전체 지지부(42)는 환상 회전체(40)에 면하는 일단면에, 실질적으로 환상인 가이드홈(49)을 갖는다. 지지 부재(15)도, 환상 회전체(40)에 면하는 일단면에 원추를 그리는 가이드홈(50)을 갖는다. 환상 지지부(5D)의 일단부가 가이드 홈(49) 내에 삽입되고, 그 다단부가 가이드홈(50) 내에 삽입된다. 환상 지지부(5D)의 회전체 지지부(42)측에서의 단부의 외면에는 도시되어 있지 않지만 랙이 설치된다. 이 랙은 피니언(47)과 교합되어 있다. 환상 지지부(5D)의 단부가 가이드홈(49 및 50) 내에 각각 삽입된 환상 회전체(40)는 지지 부재(15) 및 회전체 지지부(42)에 의해 지지되어 있다.
본 실시예는 환상 회전체(40)를 회전하여 X선 CT 검사 및 PET 검사를 실시한다. 양 검사를 실시할 때, 방사선 검출기(4) 및 X선원(9)은 함께 원주 방향으로 선회한다. 검사 개시시에 모터(45)가 구동되고, 그 회전력이 감속 장치(46)를 통해 피니언(47)에 전달된다. 피니언(47)의 회전에 의해, 환상 지지부(5D)가 가이드홈(49 및 50)에 가이드되면서 회전한다. 이와 같이 하여 환상 회전체(40)가 회전된다. 환상 회전체(40)가 회전하고 있는 동안은 X선이 X선원(9)으로부터 방출된다. X선원(9)에 설치된 콜리메이터(도시생략)는 원통부(30)의 축방향으로의 X선의 확장을 억제하고 또한 원주 방향으로는 팬상의 X선을 형성한다.
본 실시예는 방사선 검출기(4) 및 X선원(9)은 함께 원주 방향으로 선회하기 때문에, 제7 내지 11 실시예와 같이 X선을 검출하는 방사선 검출기(4)의 위치가 변하는 일은 없다. 즉, X선원(9)이 선회하는 경우에, 방사선 검출기 환상체(3D) 내의 특정의 위치에 존재하는 복수의 방사선 검출기(4)(방사선 검출기(4A)로 칭함, 도25 참조)가 항상 피검자(35)를 투과한 X선을 검출한다. 이들 방사선 검출기(4A)는 피검자(35)로부터 방출되는 γ선도 검출하고, X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호의 양쪽을 출력한다. 방사선 검출기(4A)에 접속된 신호 변별 장치(19)는 제8 실시예와 마찬가지로, X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호의 처리를 행한다. 방사선 검출기(4A) 이외의 방사선 검출기(4)(방사선 검출기(4B)로 칭함, 도25 참조)는 γ선을 검출하지만, X선을 검출하지 않는다. 이 때문에, 방사선 검출기(4B)에 접속된 신호 변별 장치(19)는 X선 촬상 신호를 처리하는 파고 분석 장치(38)를 설치하고 있지 않아, 구조가 간단화된다. 방사선 검출기(4B)에 접속되는 신호 변별 장치(19)는 γ선 촬상 신호를 처리한다. 본 실시예의 컴퓨터(27)는 도5에 나타낸 처리를 실행하여 합성 단층상의 데이터를 작성한다.
본 실시예는 제7 실시예에서 얻어지는 효과 (2)∼(4), 제8 실시예에서 얻어지는 효과 (9) 및 (10), 및 제9 실시예에서 얻어지는 효과 (11) 및 (13)을 얻는다. 본 실시예는 더욱 이하의 (16)의 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예에서도, 제11 실시예에서 이용한 콜리메이터를 슬릿(36B)의 출구측에 설치해도 좋다. 이 콜리메이터의 설치는 제11 실시예에서 얻어지는 효과 (14)가 있다.
(16) 본 실시예에서는, 회전하는 방사선 검출기 환상체(3)에 설치된 복수의 방사선 검출기(4)가 환상으로 배치되어 있다. 본 실시예는 환상으로 배치된 이들 방사선 검출기(4)에 의해 피검체인 피검자(35)로부터 방출되는 복수의 γ선의 쌍을 검출할 수 있는 동시에, 환상으로 배치된 이들 방사선 검출기(4)의 일부에 의해 원주 방향으로 이동하는 X선원(9)으로부터 방출되어 피검자(35)를 투과한 X선도 검출할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예는 제7 실시예와 마찬가지로, 촬상 장치가 한대이면 좋고, X선 CT 검사 및 PET 검사의 양쪽을 실시할 수 있는 방사선 검사 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
본 실시예는 슬릿(36B)의 횡단면 형상은 방사선 검출기 환상체의 축방향으로 가늘고 긴 구형으로 하여 그 축방향으로 X선원(9)을 이동시킬 수 있는 구성을 갖지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 X선원의 빔 형상에 맞춘 최소한의 슬릿을 형성해도 좋다. 이와 같은 구성에 의해, X선원의 축방향 이동 기구(가이드 레일(12B)을 갖는 X선원 장치 지지부(48) 등)는 불필요하게 된다. 이 경우에는, 피검자(35)를 베드(16)에 의해 그 축방향으로 이동시키면 된다.
제1 실시예 내지 제12 실시예에서는, X선의 조사는 팬빔 형상으로 행해지고 있지만, X선의 조사는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 X선을 팬 빔상으로 조사하여 3차원의 합성 단층사의 데이터를 얻는 것도 가능하다. 제1 실시예 내지 제12 실시예에서는, 방사선 검출기(4)로서 CdTe를 적용한 반도체 방사선 검출기를 이용하고 있지만, CZT 및 GaAs 등을 적용한 반도체 방사선 검출기를 이용할 수도 있다. 또, 제1 실시예 내지 제12 실시예에서는, 반도체 방사선 검출기 이외의 방사선 검출기인 신틸레이터를 사용하는 것도 가능하다. 신틸레이터의 크리스탈로서는 비스무스게르마네이트, 가돌리늄실리케이트 또는 이트리늄실리케이트가 이용된다. 방사선 검출기로서 신틸레이터를 이용함으로써, 각 실시예에서의 검사 시간을 더욱 단축할 수 있다. 제1 실시예 내지 제12 실시예에서는, X선원, 또는 X선원 및 방사선 검출기를 피검체의 주위에서 선회시키고 있지만, X선원 및 방사선 검출기를 고정하여 피검체를 회전시켜도 된다.
제1 내지 12 실시예는 피검체에 대한 원통부(30)의 축방향에서의 검사를 베드(16)의 이동에 의해 행하고 있다. 이에 반해, 그 검사를 베드(16)를 고정하여 촬상 장치를 그 축방향으로 이동하는 것에 의해 실시할 수도 있다. 또, 제1 내지 12 실시예에서는, 방사선 검출기를 원통형으로 배치하고 있지만, 그 배치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 방사선 검출기를 설치한 평면 패널을 6개 조합시켜 6면체상으로 배치하는 등 그 형태는 다양하게 구성 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 방사선 검출기 환상체에 설치된 복수의 방사선 검출기가 환상으로 배치되어 있으며, 환상으로 배치된 이들 방사선 검출기에 의해 피검체인 피검자로부터 방출되는 γ선을 검출할 수 있는 동시에, 원주 방향으로 이동하는 X선원으로부터 방출되어 피검자를 투과한 X선도 검출할 수 있다. 따라서, 촬상 장치가 1대이면 되므로, X선 CT 검사 및 PET 검사 양쪽을 실시할 수 있는 방사선 검사 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환상으로 배치된 방사선 검출기 각각이 피검자의 체내를 투과한 X선의 검출 신호인 X선 촬상 신호, 및 방사성 약제에 기인하여 그 체내로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 γ선 촬상 신호의 양쪽을 출력하도록 구성되어 있어, 방사선 검사 장치의 구성을 더욱 단순화 및 방사선 검사 장치의 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정밀도 좋은 환부, 내장 및 골의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단히 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면, 내장 및 골의 관계에서, 환부의 위치를 정확하게 인지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호, 및 제2 단층상을 작성하는 데에 필요한 촬상 신호를 공용하는 방사선 검출기로부터 얻을 수 있기 때문에, 피검자의 검사에 요하는 시간(검사 시간)을 현저히 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, X선원을 주회시켜 방사선 검출기 환상체, 즉 방사선 검출기를 원통부의 원주 방향 및 축방향으로 이동시키지 않기 때문에, 방사선 검출기 환상체를 이동시키는 데에 필요한 모터에 비해 X선원을 주회시키는 모터의 용량을 작게 할 수 있다. 후자의 모터의 구동에 요하는 소비 전력도, 전자의 모터의 그것보다도 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 신호 처리 장치, 즉 제1 신호 처리 장치에 입력되는 γ선 촬상 신호가 현저히 감소하기 때문에, 정밀도 좋은 제1 단층상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 때문에, 제1 단층상의 데이터와 제2 단층상의 데이터를 합성하여 얻어진 화상 데이터를 이용함으로써, 환부의 위치를 보다 정확하게 인지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환상으로 배치된 방사선 검출기의 내측에서 X선원이 주회하기 때문에, 환상 지지부의 직경이 커지고, 환상 지지부의 내측에서 원주 방향으로 설치할 수 있는 방사선 검출기의 개수를 많게 할 수 있다. 원주 방향에서의 방사선 검출기의 개수의 증가는 감도의 향상을 도모하여, 피검자의 횡단면의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, X선원 구동 장치에 의해 X선원 및 축방향 이동 아암이 원주 방향으로 주회하고 있기 때문에, 실질적으로 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 검출기로부터 출력된 출력 신호로부터 그 신호에 포함된 X선 촬상 신호와 γ선 촬상 신호를 분리할 수 있다. 따라서, 분리된 X선 촬상 신호를 이용하여 제1 단층상 데이터를, 분리된 γ선 촬상 신호를 이용하여 제2 단층상 데이터를 간단히 작성할 수 있다. 또한, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 단층상 데이터와 제2 단층상 데이터를 간단히 합성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 검출기로서 이용되고 있는 반도체 방사선 검출기는 에너지 분해능이 높으므로, 방사선 검출기로부터 출력된 X선 촬상 신호 및 γ선 촬상 신호를 신호 변별 장치로서 간단히 분리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환상으로 방사선 검출기을 설치한 방사선 검출기 환상체의 옆에서 X선원이 주회하기 때문에, 환상 지지부의 직경이 작아진다. 따라서, 180° 정반대에 위치하는 2개의 방사선 검출기 사이의 거리가 짧아져, PET상의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환상으로 방사선 검출기를 설치한 방사선 검출기 환상체의 옆에서 X선원이 주회하기 때문에, X선원 및 축방향 이동 아암과 같이 피검자로부터 방출되는 γ선을 차단하는 물체가 방사선 검출기의 전면에 존재하지 않는다. 따라서, 검출 데이터가 결손하는 문제가 발생되지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 검출기 환상체의 직경이 작아지는 관계상, 제1 실시예에 비해 방사선 검사 장치를 더욱 소형화할 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 방사선 검사 장치의 사시도.
도2는 도1에 나타낸 실시예에서의 신호 변별 장치의 구성도.
도3은 도2의 파형 정형 장치에 입력되는 γ선 촬상 신호의 파형을 나타내는 설명도.
도4는 도2의 파형 정형 장치로부터 출력된 γ선 촬상 신호의 파형을 나타내는 설명도.
도5는 도1의 컴퓨터로 실행되는 처리 순서의 플로우차트.
도6은 방사선 검출기로 검출된 γ선 촬상 신호의 에너지 스펙트럼을 나타내는 설명도.
도7은 γ선 촬상 신호를 제거한 X선 촬상 신호의 에너지 스펙트럼을 나타내는 설명도.
도8은 도1에 나타낸 실시예에서의 신호 변별 장치의 다른 실시예를 나타내는 설명도.
도9는 도8의 신호 변별 장치의 동작 타이밍차트.
도10은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 사시도.
도11은 도10에 나타낸 신호 변별 장치의 상세 구성도.
도12는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 사시도.
도13은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도14는 도12의 실시예에서 콜리메이터를 방사선 검출기의 위치로부터 비켜 놓은 상태를 나타내는 설명도.
도15는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 사시도.
도16은 본 발명의 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도17은 도16의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 단면도.
도18은 도16의 컴퓨터로 실행되는 처리 순서의 플로우차트.
도19는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도20은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도21은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도22는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도23은 도22의 ⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅢ 단면도.
도24는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사 장치의 종단면도.
도25는 도24의 ⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅤ 단면도.
도26은 도24의 ⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅥ 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 방사선 검사 장치
2 : 촬상 장치
4 : 방사선 검출기
8 : X선원 장치
10 : X선원 구동 장치
12 : 가이드 레일
14 : 피검자 지지 장치
16 : 베드
17 : 구동 장치 제어 장치
19 : 신호 변별 장치
26 : 동시 계수 장치
28 : 기억 장치
29 : 표시 장치
30 : 원통부
38 : 파고 분석 장치
41 : 파형 정형 장치
42 : γ선 변별 장치
43 : 파고 분석 장치

Claims (49)

  1. 촬상장치를 구비하고,
    상기 촬상장치는,
    X선을 방출하는 X선원 장치와,
    피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호 및 방사성약제에 기인하여 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 각각 출력하는 복수의 방사선 검출기와,
    상기 방사선 검출기에 각각 접속되는 복수의 신호처리장치를 갖고,
    상기 신호처리장치는 상기 방사선 검출기로부터 출력되는 제1 검출 신호를 처리하는 제1 신호처리장치 및 이 방사선 검출기로부터 출력되는 제2 검출 신호를 처리하는 제2 신호처리장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 처리 장치의 출력을 기초로 하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 신호 처리 장치의 출력을 기초로 하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 X선원 장치로부터의 X선의 방출 및 정지를 교대로 행하고 또한 그 X선의 방출을 설정된 시간 동안 행하게 하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방사선 검출기가 반도체 방사선 검출기 및 신틸레이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 촬상 장치는 환상으로 배치된 각 상기 방사선 검출기에 대향시켜 배치된 콜리메이터를 구비하고, 상기 콜리메이터는 상기 방사선 검출기보다도 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  6. X선을 방출하는 X선원 장치와,
    피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 포함하는 출력 신호를 출력하는 복수의 방사선 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방사선 검출기에 각각 접속되어, 입력된 상기 출력 신호로부터 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호를 분리하는 복수의 신호 분리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 방사선 검출기가 반도체 방사선 검출기 및 신틸레이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  10. X선을 방출하는 X선원 장치와,
    피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 포함하는 출력 신호를 출력하는 복수의 제1 방사선 검출기와,
    상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호 및 상기 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 포함하는 출력 신호를 출력하는 복수의 제2 방사선 검출기와,
    상기 제1 방사선 검출기의 출력 신호를 기초로 상기 제1 검출 신호의 강도를 구하는 신호 처리 장치와,
    상기 제2 방사선 검출기의 출력 신호로부터 상기 제2 검출 신호를 분리하는 신호 분리 장치와,
    상기 신호 분리 장치에서 분리된 제2 검출 신호에 대한 계수치를 구하는 계수 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 검출 신호의 강도에 기초하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호의 계수치에 기초하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  12. 피검체를 싣고 길이 방향으로 이동 가능한 베드를 갖는 피검체 지지 장치와, 촬상 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는, 상기 베드가 삽입되는 영역을 둘러싸며, 복수의 방사선 검출기를 포함하는 방사선 검출기 환상체와, 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, 상기 X선원을 상기 방사선 환상체의 원주 방향으로 이동시키는 X선원 이동 장치를 갖고,
    상기 각각의 방사선 검출기는, 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호의 양쪽을 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 X선원 장치로부터의 X선의 방출 및 정지를 교대로 행하고 또한 그 X선의 방출을 설정된 시간 동안에 행하게 하는 X선원 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 검출 신호를 처리하는 제1 신호 처리 장치, 상기 제2 검출 신호를 처리하는 제2 신호 처리 장치, 및 상기 방사선 검출기로부터의 상기 제1 검출 신호를 상기 제1 신호 처리 장치에 전달하고, 또한 상기 방사선 검출기로부터의 상기 제2 검출 신호를 상기 제2 신호 처리 장치에 전달하는 절환 장치를 갖는 신호 처리 장치를 상기 방사선 검출기마다 설치하고,
    상기 방사선 검출기 환상체의 원주 방향에 있어서의 상기 X선원 이동 장치의 위치에 따라 선택된 상기 방사선 검출기로부터 출력된 상기 제1 검출 신호를 상기 제1 신호 처리 장치에 전달하도록 상기 절환 장치를 제어하는 절환 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 신호 처리 장치의 출력에 기초하여 상기 피검자의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 신호 처리 장치의 출력에 기초하여 피검자의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 X선원 장치로부터의 X선의 방출 및 정지를 교대로 행하게 하고 또한 그 X선의 방출을 설정된 시간 동안 행하게 하는 X선원 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 촬상 장치는 각 상기 방사선 검출기에 대향시켜 배치된 콜리메이터를 구비하고, 상기 콜리메이터는 상기 방사선 검출기 환상체보다도 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 콜리메이터를 상기 방사선 검출기 환상체의 축방향으로 이동시키는 콜리메이터 이동 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기 및 신틸레이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  21. 피검체를 싣고 길이 방향으로 이동 가능한 베드를 갖는 피검체 지지 장치와, 촬상 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는, 상기 베드가 삽입되는 영역을 둘러싸며, 복수의 방사선 검출기를 포함하는 방사선 검출기 환상체와, 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, 상기 X선원을 상기 방사선 환상체의 원주 방향으로 이동시키는 X선원 이동 장치를 갖고,
    상기 각각의 방사선 검출기는, 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 포함하는 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  22. 제21항에 있어서, 입력된 상기 출력 신호로부터 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호를 분리하고, 또한 상기 복수의 방사선 검출기 각각에 접속된 신호 분리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호의 분리를 상기 출력 신호의 에너지에 기초하여 행하는 상기 신호 분리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제1 검출 신호에 기초하여 상기 피검자의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호에 기초하여 상기 피검자의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 촬상 장치는 각 상기 방사선 검출기에 대향시켜 배치된 콜리메이터를 구비하고, 상기 콜리메이터는 상기 방사선 검출기 환상체보다도 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 콜리메이터를 상기 방사선 검출기 환상체의 축방향으로 이동시키는 콜리메이터 이동 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기 및 신틸레이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  28. 피검체를 싣는 베드와, 촬상 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는, 상기 피검체로부터의 방사선을 검출하여 환상으로 설치된 복수의 방사선 검출기를 갖는 방사선 검출기 환상체와, 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, 상기 X선원을 상기 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동시키는 X선원 이동 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 X선원을 상기 방사선 검출기 환상체의 축방향으로 이동시키는 X선원 축방향 이동 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 X선원이 상기 방사선 검출기 환상체의 내측에서 상기 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  31. 제28항에 있어서, 상기 X선원이 상기 방사선 검출기 환상체의 외측에서 상기 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 X선원이 상기 방사선 검출기 환상체의 반경 방향에서 상기 방사선 검출기 환상체의 외측에 배치되고, 상기 방사선 검출기 환상체가 상기 X선원으로부터 방출되는 X선을 상기 방사선 검출기 환상체의 내측을 향해 통하는 슬릿을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  33. 제32항에 있어서, 복수의 상기 방사선 검출기 환상체가 축방향으로 배치되고, 상기 X선원으로부터 방출되는 X선을 상기 방사선 검출기 환상체의 내측을 향해 통하는 슬릿이 이들의 상기 방사선 검출기 환상체 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 내부를 상기 X선이 통과하는 콜리메이터를 상기 슬릿과 상기 방사선 검출기 사이에 배치하고, 상기 방사선 검출기를 상기 콜리메이터의 주위에 배치한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  35. 제31항에 있어서, 상기 X선원으로부터 방출되는 X선이 상기 방사선 검출기 환상체의 상기 방사선 검출기에 도달하도록, 상기 X선원이 상기 방사선 검출기 환상체의 축방향에 있어서 상기 방사선 검출기 환상체의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  36. 제28항에 있어서, 상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  37. 제28항에 있어서, 상기 각각의 방사선 검출기는, 상기 방사선의 하나인, 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 다른 상기 방사선인, 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호의 양쪽을 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 X선원으로부터의 X선의 방출 및 정지를 교대로 행하게 하고 또한 그 X선의 방출을 설정된 시간 동안 행하게 하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  39. 제37항에 있어서, 상기 제1 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  40. 제28항에 있어서, 상기 방사선 검출기는, 상기 방사선의 하나인, 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 다른 상기 방사선인, 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 포함하는 출력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  41. 제40항에 있어서, 입력된 상기 출력 신호로부터 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호를 분리하고, 또한 상기 복수의 방사선 검출기 각각에 접속된 신호 분리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제1 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제2 검출 신호에 기초하여 상기 피검체의 제2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제1 단층상의 데이터와 상기 제2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터 작성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  43. 피검체를 싣는 베드와, 촬상 장치를 구비하고,
    상기 촬상 장치는, 상기 피검체로부터의 방사선을 검출하여 환상으로 설치된 복수의 방사선 검출기를 갖고, 또한 회전하는 방사선 검출기 환상체와, 상기 방사선 검출기 환상체와 함께 회전하고, 또한 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, 상기 방사선 검출기 환상체를 회전시키는 구동 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  45. 제43항에 있어서, 상기 방사선 검출기는, 상기 방사선의 하나인, 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출 신호인 제1 검출 신호, 및 다른 상기 방사선인, 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출 신호인 제2 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 장치.
  46. 피검체로부터의 방사선을 검출하여 환상으로 설치된 복수의 방사선 검출기를 갖는 방사선 검출기 환상체와, 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원과, 상기 X선원을 상기 방사선 검출기 환상체의 원주 방향으로 이동시키는 X선원 이동 수단을 갖는 촬상 장치를 이용하여, 상기 피검체에 대한 X선 CT 검사 및 PET 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사 방법.
  47. 제2항에 있어서, 상기 X선원을 베드의 길이 방향으로 이동시키는 제2 X선원 이동 장치를 구비한 방사선 검사 장치.
  48. 제2항에 있어서, 상기 방사선 검출기와 베드 사이에서 상기 X선원을 베드의 길이 방향으로 이동시키는 제2 X선원 이동 장치를 구비한 방사선 검사 장치.
  49. 제2항에 있어서, 상기 피검체를 얹어 길이 방향으로 이동 가능한 베드를 갖는 피검체 보유 지지 장치를 구비하고,
    상기 복수의 방사선 검출기가 상기 촬상 장치에 형성되는 상기 베드가 삽입되는 영역을 둘러싸고 있는 방사선 검사 장치.
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