KR101121926B1 - 핵의학 진단장치 및 그것에 이용되는 진단시스템 - Google Patents

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가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼
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Abstract

투영데이터 도출부(10)에 의해 측정된 투영데이터의 경시적변화(經時的變化)인 제1 경시적변화를 이용하여, 집적량함수 도출부(14)는 각각의 방사성약제마다 분리하여 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화, 즉 집적량함수인 제2 경시적변화를 구할 수 있고, 이와 같이 분리된 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 집적화상 취득부(15)는, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득하여 핵의학 진단에 제공하므로, 복수의 방사성약제를 투여해도 핵의학 진단을 행할 수 있다.
핵의학, 진단장치, 진단시스템, 방사성약제

Description

핵의학 진단장치 및 그것에 이용되는 진단시스템{NUCLEAR MEDICINE DIAGNOSIS APPARATUS AND DIAGNOSIS SYSTEM USED THEREFOR}
이 발명은, 방사성(放射性) 약제(藥劑)가 투여된 피검체(被檢體)로부터 발생한 방사선에 근거하여 피검체의 핵의학용 데이터를 구하는 핵의학 진단장치 및 그것에 이용되는 진단시스템에 관련되고, 특히, 핵의학용 데이터에 대해서 화상처리를 행하는 기술에 관한 것이다.
상술한 핵의학 진단장치, 즉 ECT(Emission Computed Tomography)장치로서, PET(Positron Emission Tomography)장치를 예를 들어 설명한다. PET장치는, 양자(陽子:Positron), 즉 포지트론의 소멸에 의해 발생하는 복수 개의 γ선을 검출하여 복수 개의 검출기에서 γ선을 동시에 검출했을 때에만 피검체의 단층(斷層) 화상을 재구성하도록 구성되어 있다.
이 PET장치에서는, 방사성약제를 피검체에 투여한 후, 대상조직에 있어서의 약제축적의 과정을 경시적(經時的)으로 측정하는 것으로, 여러가지 생체기능의 정량(定量)측정이 가능하다. 따라서, PET장치에 의해 얻어지는 단층화상은 기능정보를 가진다.
구체적으로는, 피검체로서 인체를 예를 들어 설명하면, 인체의 생체기능에 의해 특정의 부위나 세포에 집중하기 쉬운 대소멸(對消滅) γ선 방사물질인 방사성약제를 투여한다. 그리고, PET장치를 이용하여 약제로부터 방출된 정보인 투영데이터(「에미션 데이터」라고도 불린다)를 수집하는 것에 의해, 생체의 기능화상을 촬상할 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1]
특개평 07－113873호 공보(제 2페이지, 도 2)
[발명이 해결하려고 하는 과제]
그렇지만, γ선은 단색광(單色光)으로서, 단색광인 γ선을 PET장치가 검출하고 있다. 따라서, 다른 기능화상을 얻기 위해서는, 다른 방사성약제를 사용하여 별도 검사할 필요가 있다. 결국, 1개의 방사성약제를 투여하고, 투여로부터 소정시간 경과한 후에 검사를 행하는 작업을, 투여해야할 방사성약제마다 반복하여 행하기 때문에, 피검체에 대한 피폭량(被曝量)이나, 시간적, 육체적인 부담의 증대를 강요하고 있었다.
이 발명은, 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 복수의 방사성약제를 투여해도 핵의학 진단을 행할 수 있는 핵의학 진단장치 및 그것에 이용되는 진단시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이 발명은, 이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 취한다.
즉, 이 발명의 핵의학 진단장치는, 방사성약제가 투여된 피검체로부터 발생한 방사선에 근거하여 피검체의 핵의학용 데이터를 구하는 핵의학 진단장치로서, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터의 경시적변화인 제1 경시적변화를 측정하는 제1 경시적변화 측정수단과, 그 제1 경시적변화에 근거하여, 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화인 제2 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구하는 제2 경시적변화 도출수단과, 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득하는 집적화상 취득수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치이다.
이 발명의 핵의학 진단장치에 의하면, 제1 경시적변화 측정수단은, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터의 경시적변화인 제1 경시적변화를 측정하고, 그 제1 경시적변화에 근거하여, 제2 경시적변화 도출수단은, 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화인 제2 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구한다. 서로 다른 핵종의 방사성약제를 동시에 투여한 경우, 핵종마다 반감기(半減期:half-life)가 다르기 때문에, 반감기의 짧은 핵종을 포함한 방사성약제로부터 방사선의 선량률(線量率)은 반감기의 긴 핵종을 포함한 방사성약제로부터의 방사선의 선량률보다도 빨리 감쇠한다. 한편, 서로 동일 핵종의 방사성약제를 이용했을 때에도 투여시간을 늦춘 경우, 감쇠하는 선량이 달라진다. 이와 같이, 제1 경시적변화 측정수단에 의해 측정된 제1 경시적변화(핵의학용 데이터의 경시적변화)를 이용하고, 제2 경시적변화 도출수단은 각각의 방사성약제마다 분리하여 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)를 구할 수 있다. 이와 같이 분리된 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 집적화상 취득수단은, 각각의 방사성약제의 집적화상(集積畵像)을 취득하여 핵의학 진단에 제공하므로, 복수의 방사성약제를 투여해도 핵의학 진단을 행할 수 있다.
상술한 발명에 있어서, 제2 경시적변화는, 시간의 경위에 수반하여 변화하는 집적량함수로서, 핵의학 진단장치는, 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 기억수단을 구비하고, 그 집적량함수 기억수단에 미리 기억된 각각의 방사성약제의 집적량함수에 근거하여, 상술한 집적화상에 있어서의 방사성약제를 특정하는 것이 바람직하다. 각각의 방사성약제마다 분리하여 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)를 구하고, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득할 수 있을 뿐만 아니라, 이와 같은 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 기억수단을 구비하는 것으로, 집적화상에 있어서의 방사성약제도 특정할 수 있다.
상술한 이들의 발명의 일례는, 투여되는 방사성약제의 개수를 M으로 하고, 각각의 방사성약제마다 제2 경시적변화를 구해야 할 미지수의 개수를 N으로 했을 때에, 제1 경시적변화 측정수단은, 제1 경시적변화를 복수점만큼(複數点分) 측정하는 것이다. 투여되는 방사성약제의 개수를 M으로 하고, 각각의 방사성약제마다 제2 경시적변화를 구해야 할 미지수의 개수를 N으로 했을 때에는, 합계로 (M×N)개의 미지수가 된다. 그러면, 제1 경시적변화 측정수단이 제1 경시적변화를 복수점만큼, 보다 바람직하게는 적어도 (M×N)점만큼 측정하는 것으로, 각각의 방사성약제마다 N개의 미지수를 각각 구할 수 있다. 이 N개의 미지수를 구하는 것으로 M개의 방사성약제마다 제2 경시적변화 및 집적화상을 구할 수 있다.
상술한 일례의 더욱더 구체적인 일례는, 제1 경시적변화는, M개의 방사성약제가 투여되어 얻어진 방사선의 총선량의 경시적변화로서, J번째의 방사성약제를 AJ(단 J=1, 2, …, M－1, M)로 하고, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)(단 J=1, 2, …, M－1, M)로 하고, 제2 경시적변화로서, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화를 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ, βJ, γJ, …는 상기 N개의 미지수)로 하고, 총선량의 경시적변화를 E(t)로 했을 때에, 어느 시간폭에 있어서의 어느 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, ΣJ=1 M{∫aJ(αJ, βJ, γJ, …, t) FJ(t)dt}=∫E(t)dt 인 제1식으로 나타내지고, 각각의 방사성약제 AJ마다 상술한 집적량의 경시적변화 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)를 구해야 할 N개의 미지수αJ, βJ, γJ, …를, 복수점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상술한 제1식에 근거하여 구하고, 그 N개의 미지수αJ, βJ, γJ, …를 구하는 것으로, 제2 경시적변화 도출수단은, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것이다.
상술한 구체적인 일례의 더욱 구체적인 일례는, 제2 경시적변화인, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ, βJ, γJ, …는 상기 N개의 미지수)는, 시간의 경위에 수반하여 변화하는 집적량함수로서, 그 집적량함수 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)는, aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)=αJ?exp(βJ?t)＋γJ 인 3개의 미지수αJ, βJ, γJ의 제2식으로 나타내지고, 집적량함수 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)를 구해야 할 3개의 미지수αJ, βJ, γJ를, 적어도 (M×3)점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상술한 제1식(ΣJ=1 M{∫aJ(αJ, βJ, γJ, …, t) FJ(t)dt}=∫E(t)dt)에 근거하여 구하고, 그 3개의 미지수αJ, βJ, γJ를 구하는 것으로, 제2 경시적변화 도출수단은, 집적량함수 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것이다.
또한, 방사성약제 AJ를 투여한 직후는 집적량이 크게 변동하기 때문에, 이렇게 크게 변동하는 상태에서의 검사(즉, 제1 경시적변화 측정수단에 의한 제1 경시적변화의 측정)는 부적당하다. 그래서, 방사성약제 AJ가 투여되고 나서 소정시간(검사를 행하는데 충분한 시간)이 경과했을 때에는, 집적량함수 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)=αJ?exp(βJ?t)＋γJ가 αJ에 수속(收束)한다. 그러면, 집적량함수 aJ(αJ, βJ, γJ, …, t)를 αJ로서, 각각의 방사성약제 AJ마다 미지수 αJ만을 구하는 것으로, 제2 경시적변화 도출수단은, 집적량함수 αJ를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 다른 미지수βJ, γJ, …를 구할 필요 없이, 제1 경시적변화 측정수단에 의한 제1 경시적변화의 측정회수를 줄일 수 있다.
그 외에, 어느 방사성약제 AI(단 I=1, 2,…, M－1, M) 및 AJ(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, I≠J)를 이용한 경우에, 방사성약제 AI, AJ의 투여시간을 서로 늦추어 투여하고, 그 늦춘 투여시간을 t0로 함과 동시에, 방사성약제 AJ를 투여한 시각을 기준으로 했을 때에, 방사성약제 AI에서의 선량률의 경시적변화를 FI(t－t0)로 나타냄과 동시에, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)로 나타내는 것이 가능하다.
특히, 2개의 방사성약제 AI 및 AJ를 이용하여, 이들의 방사성약제 AI 및 AJ가 서로 동일 핵종의 경우에, 상술한 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, ∫aI(αI,βI,γI,…,t){k?FI(t－t0)＋C1}dt＋∫aJ(αJ,βJ,γJ,…,t) FJ(t)dt=∫E(t)dt(단,k,C1은 정수(定數))인 제1식으로 나타내지고, 각각의 방사성약제 AI 및 AJ마다의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…,t)를 구해야 할 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를, 복수점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상술한 제1식에 근거하여 구하고, 그 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를 구하는 것으로, 제2 경시적변화 도출수단은, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AI 및 AJ마다에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…,t)를 각각의 방사성약제 AI 및 AJ마다 구하는 것이 가능하다.
또, 2개의 방사성약제 AI 및 AJ를 이용하여, 이들의 방사성약제 AI 및 AJ가 서로 다른 핵종의 경우에, 상술한 화소의 총선량 ∫E(t)dt는, ∫aI(αI,βI,γI,…,t){FI(t－t0)＋C2}dt＋∫aJ(αJ,βJ,γJ,…,t) FJ(t)dt=∫E(t)dt(단, C2는 정수)인 제1식으로 나타내지고, 각각의 방사성약제 AI 및 AJ마다 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 N개의 미지수αJ,βJ,γJ,…를, 복수점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상술한 제1식에 근거하여 구하고, 그 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를 구하는 것으로, 제2 경시적변화 도출수단은, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AI 및 AJ마다에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 각각의 방사성약제 AI 및 AJ마다 구하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이 투여되어야 할 복수의 방사성약제는, 서로 동일 핵종이어도 좋고, 서로 다른 핵종이어도 좋다. 따라서, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터는, 서로 동일 핵종의 방사성약제가, 서로 시간을 늦추어 투여되어 얻어진 데이터를 포함해도 좋고, 서로 다른 핵종의 방사성약제가 투여되어 얻어진 데이터를 포함해도 좋다.
상술한 발명에 있어서, 핵의학용 데이터에 관한 복수의 정보를 입력하는 입력수단을 구비해도 좋다. 한 번의 검사로 투여하는 복수의 방사성약제에 관한 정보, 예를 들어 방사성약제의 종류나, 반감기, 투여시간(혹은 측정시간) 등을 핵의학용 데이터에 관한 정보로서 입력하는 것이 가능하다.
또, 상술한 발명에 있어서, 집적화상 취득수단에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 출력수단을 구비해도 좋다. 집적화상 취득수단에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 것으로, 방사성약제마다 집적화상을 구별할 수 있어서, 핵의학 진단에 대해 유익한 정보를 제공한다.
또, 상술한 발명에 관련되는 핵의학 진단장치에 이용되는 진단시스템에 적용해도 좋다. 즉, 이 진단시스템은, 핵의학 진단장치와 X선 CT장치를 구비하는 구성으로 되어 있고, 핵의학 진단장치는, 방사성약제가 투여된 피검체로부터 발생한 방사선에 근거하여 피검체의 핵의학용 데이터를 구하고, X선 CT장치는, 피검체의 외부로부터 조사되어 피검체를 투과한 X선에 근거하여 X선 CT용 데이터를 구하고, 핵의학 진단장치는, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터의 경시적변화인 제1 경시적변화를 측정하는 제1 경시적변화 측정수단과, 그 제1 경시적변화에 근거하여, 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화인 제2 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구하는 제2 경시적변화 도출수단과, 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득하는 집적화상 취득수단을 구비한다.
이 발명의 진단시스템의 경우, X선 CT장치에 있어서, 피검체의 외부로부터 조사되어 피검체를 투과한 X선에 근거하여 X선 CT용 데이터를 구하고, 핵의학 진단장치는, 각각의 방사성약제의 집적화상을 각각 취득한다. 또한, X선 CT용 데이터에서의 단층화상과, 각각의 집적화상을 포개서 중첩출력해도 좋고, X선 CT용 데이터를 흡수보정데이터로서 이용하여 핵의학용 데이터의 흡수보정을 행하고, 그 흡수보정된 핵의학용 데이터에 근거하여 제1 경시적변화의 측정이나 제2 경시적변화의 도출이나 각각의 방사성약제의 집적화상의 취득을 행하면 좋다.
이 발명의 진단시스템에 있어서도, 이 발명의 핵의학 진단장치와 마찬가지로, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터는, 서로 동일 핵종의 방사성약제가, 서로 시간을 늦추어 투여되어 얻어진 데이터를 포함해도 좋고, 서로 다른 핵종의 방사성약제가 투여되어 얻어진 데이터를 포함해도 좋다.
이 발명의 진단시스템에 있어서도, 이 발명의 핵의학 진단장치와 마찬가지로, 핵의학용 데이터에 관한 복수의 정보를 입력하는 입력수단을 구비해도 좋다.
또, 이 발명의 진단시스템에 있어서도, 이 발명의 핵의학 진단장치와 마찬가지로, 집적화상 취득수단에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 출력수단을 구비해도 좋다.
[발명의효과]
이 발명에 관련되는 핵의학 진단장치 및 그것에 이용되는 진단시스템에 의하면, 제1 경시적변화 측정수단에 의해 측정된 제1 경시적변화(핵의학용 데이터의 경시적변화)를 이용하고, 제2 경시적변화 도출수단은 각각의 방사성약제마다 분리하여 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)를 구할 수 있고, 이와 같이 분리된 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 집적화상 취득수단은, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득하여 핵의학 진단에 제공하므로, 복수의 방사성약제를 투여해도 핵의학 진단을 행할 수 있다.
도 1(a)는, 실시예 1에 관련되는 PET(Positron Emission Tomography)장치의 측면도 및 블록도, (b)는, γ선 검출기의 구체적 구성을 나타낸 확대도이다.
도 2는, 선량률의 경시적변화를 모식(模式)적으로 나타낸 그래프이다.
도 3은, 집적량(集積量) 함수를 모식적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는, 실시예 2에 관련되는 PET장치와 X선 CT장치를 구비한 PET－CT의 진단시스템의 측면도 및 블록도이다.
[부호의 설명]
8…입력부
9…출력부
10…투영데이터 도출부
14…집적량함수 도출부
15…집적화상 취득부
16a…집적량함수 메모리부
M…피검체
[실시예 1]
이하, 도면을 참조하여 이 발명의 실시예 1을 설명한다. 실시예 1에 관련되는 PET(Positron Emission Tomography)장치의 측면도 및 블록도이다. 또한, 후술하는 실시예 2도 포함하여, 본 실시예 1에서는, 핵의학 진단장치로서, PET장치를 예를 들어 설명한다.
본 실시예 1에 관련되는 PET장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피검체(M)를 재치(載置)하는 천판(1)을 구비하고 있다. 이 천판(1)은, 상하로 승강이동, 피검체(M)의 체축(Z)에 따라서 평행이동하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하는 것으로, 천판(1)에 재치된 피검체(M)는, 후술하는 갠트리(gantry)(2)의 개구부(2a)를 통해서, 두부(頭部)로부터 순서대로 복부(腹部), 족부(足部)로 주사(走査)되고, 피검체(M)의 투영데이터나 단층(斷層)화상이라고 하는 진단데이터를 얻는다. 이 진단데이터는, 이 발명에 있어서의 핵의학용 데이터에 상당한다.
천판(1) 외에, 본 실시예 1에 관련되는 PET장치는, 개구부(2a)를 가진 갠트리(2)와, 서로 근접배치된 복수 개의 신틸레이터(scintillator)블록(3a)과 복수 개의 포토멀티플라이어(3b)를 구비하고 있다. 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 신틸레이터블록(3a) 및 포토멀티플라이어(3b)는, 피검체(M)의 체축(Z)주위를 둘러싸도록 하여 링 형상으로 배치되어 있고, 갠트리(2) 내에 매설(埋設)되어 있다. 포토멀티플라이어(3b)는, 신틸레이터블록(3a)보다도 외측에 배설되어 있다. 신틸레이터블록(3a)의 구체적인 배치로서는, 예를 들면, 피검체(M)의 체축(Z)과 평행한 방향에는 신틸레이터블록(3a)이 2개 늘어서고, 피검체(M)의 체축(Z)주위에는 신틸레이터블록(3a)이 다수 개 늘어선 형태를 들 수 있다. 신틸레이터블록(3a) 및 포토멀티플 라이어(3b)에서 후술하는 투영데이터(「에미션 데이터」라고도 불린다)용의 γ선 검출기(3)를 구성한다.
또, 본 실시예 1에서는, 점선원(点線源)(4)과 후술하는 흡수보정데이터( 「전송데이터」라고도 불린다)용의 γ선 검출기(5)를 구비하고 있다. 흡수보정데이터용의 γ선 검출기(5)는, 투영데이터용의 γ선 검출기(3)와 마찬가지로 신틸레이터블록과 포토멀티플라이어로 구성되어 있다. 점선원(4)은, 피검체(M)에 투여하는 방사성약제, 즉 방사성 동위원소(RI)와 동종의 방사선(본 실시예 1에서는 γ선)을 조사(照射)시키는 선원(線源)으로서, 피검체(M)의 외부에 배설(配設)되어 있다. 본 실시예 1에서는, 갠트리(2) 내에 매설되어 있다. 점선원(4)은 피검체(M)의 체축(Z) 주위로 회전한다.
그 외에도, 본 실시예 1에 관련되는 PET장치는, 천판 구동부(6)와 콘트롤러(7)와 입력부(8)와 출력부(9)와 투영데이터 도출부(10)와 흡수보정데이터 도출부(11)와 흡수보정부(12)와 재구성부(13)와 집적량함수 도출부(14)와 집적화상 취득부(15)와 메모리(16)를 구비하고 있다. 천판 구동부(6)는, 천판(1)의 상술한 이동을 행하도록 구동하는 기구로서, 도시를 생략하는 모터 등으로 구성되어 있다.
콘트롤러(7)는, 본 실시예 1에 관련되는 PET장치를 구성하는 각 부분을 통괄제어한다. 콘트롤러(7)는, 중앙연산처리장치(CPU) 등으로 구성되어 있다.
입력부(8)는, 오퍼레이터가 입력한 데이터나 명령을 콘트롤러(7)에 보낸다. 입력부(8)는, 마우스나 키보드나 조이스틱이나 트랙볼(track ball)이나 터치패널 등으로 대표되는 포인팅디바이스로 구성되어 있다. 출력부(9)는 모니터 등으로 대 표되는 표시부나 프린터 등으로 구성되어 있다.
후술하는 실시예 2도 포함하여, 본 실시예 1에서는, 입력부(8)는, 핵의학용 데이터에 관한 복수의 정보를 입력하도록 구성되어 있다. 한 번의 검사로 투여하는 복수의 방사성약제에 관한 정보, 예를 들어 방사성약제의 종류(FDG나 FES등)나, 반감기, 투여시간(혹은 측정시간) 등을 핵의학용 데이터에 관한 정보로서 입력하는 것이 가능하다. 입력부(8)는, 이 발명에 있어서의 입력수단에 상당한다.
후술하는 실시예 2도 포함하여, 본 실시예 1에서는, 출력부(9)의 표시부에 관하여는, 집적화상 취득부(15)에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시한다. 집적화상 취득부(15)에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 것으로, 방사성약제마다 집적화상을 구별할 수 있고, 핵의학 진단에 대해서 유익한 정보를 제공한다. 출력부(9)는, 이 발명에 있어서의 출력수단에 상당한다.
메모리부(16)는, ROM(Read-only Memory)이나 RAM(Random-Access Memory)등으로 대표되는 기억매체로 구성되어 있다. 본 실시예 1에서는, 투영데이터 도출부(10)나 재구성부(13)에서 처리된 진단데이터나, 흡수보정데이터 도출부(11)에서 구해진 흡수보정데이터나, 집적량함수 도출부(14)에서 구해진 각각의 방사성약제마다의 집적량함수나, 집적화상 취득부(15)에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상에 관하여는 RAM에 입력하여 기억하고, 필요에 따라 RAM으로부터 판독한다. ROM에는, 각종의 핵의학 진단을 행하기 위한 프로그램 등을 미리 기억하고 있고, 그 프로그램을 콘트롤러(7)가 실행하는 것으로 그 프로그램에 따른 핵의학 진단을 각각 행한다. 본 실시예 1에서는, 메모리부(16)는, 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 메모리부(16a)를 구비하고 있다.
투영데이터 도출부(10)와 흡수보정데이터 도출부(11)와 흡수보정부(12)와 재구성부(13)와 집적량함수 도출부(14)와 집적화상 취득부(15)는, 예를 들어 상술한 메모리부(16) 등으로 대표되는 기억매체의 ROM에 기억된 프로그램 혹은 입력부(8) 등으로 대표되는 포인팅디바이스에서 입력된 명령을 콘트롤러(7)가 실행하는 것으로 실현된다.
방사성약제가 투여된 피검체(M)로부터 발생한 γ선을 신틸레이터블록(3a)이 광(光)으로 변환하고, 변환된 그 광을 포토멀티플라이어(3b)가 광전(光電)변환하여 전기신호로 출력한다. 그 전기신호를 화상정보(화소)로서 투영데이터 도출부(10)에 보낸다.
구체적으로는, 피검체(M)에 방사성약제를 투여하면, 포지트론방출형의 RI의 포지트론(positron)이 소멸하는 것에 의해, 2개의 γ선이 발생한다. 투영데이터 도출부(10)는, 신틸레이터블록(3a)의 위치와 γ선의 입사 타이밍을 체크하고, 피검체(M)를 사이에 두고 서로 대향(對向) 위치에 있는 2개의 신틸레이터블록(3a)에서 γ선이 동시에 입사했을 때만, 보내진 화상정보를 적정한 데이터로 판정한다. 한쪽의 신틸레이터블록(3a)에만 γ선이 입사했을 때에는, 투영데이터 도출부(10)는, 포지트론의 소멸에 의해 생긴 γ선이 아닌 노이즈로서 취급하고, 그때에 보내진 화상정보도 노이즈로 판정하여 그것을 기각(棄却)한다.
또한, 본 실시예 1에서는, 복수의 방사성약제를 피검체(M)에 투여한다. 따라서, 복수의 방사성약제의 화상정보가, 투영데이터 도출부(10)에서의 판정에 의하여 1개의 화상정보로서 모아서 구해진다. 결국, 이 투영데이터 도출부(10)에서 적정하게 판정된 데이터에는, 각각의 방사성약제마다 화상정보가 구분되지 않고 혼재해 있다. 이 화상정보는 γ선의 총선량(총카운트값)으로 간주할 수 있고, 본 실시예 1에서는, 소정의 시간마다(예를 들어 검사시간이 18분에 대해서 3분마다) 투영데이터 도출부(10)는 γ선의 측정을 복수회(예를 들어 6회) 행하여 총선량의 경시적변화를 측정한다. 따라서, 검사시간이 18분에 대해서 3분마다 γ선의 측정을 6회 행하는 경우에는, 3분후, 6분(=3분×2회)후, 9분(=3분×3회)후, 12분(=3분×4회)후, 15분(=3분×5회)후, 18분(=3분×6회)후의 화상정보(γ선의 총선량：즉 총카운트값)의 경시적변화를 각각 측정하게 된다. 화상정보(γ선의 총선량)의 경시적변화는, 이 발명에 있어서의 제1 경시적변화(핵의학용 데이터의 경시적변화)에 상당하고, 투영데이터 도출부(10)는, 이 발명에 있어서의 제1 경시적변화 측정수단에 상당한다.
투영데이터 도출부(10)에 보내진 화상정보(γ선의 총선량)를 투영데이터로서, 흡수보정부(12)에 보낸다. 흡수보정부(12)에 보내진 투영데이터에, 흡수보정데이터 도출부(11)로부터 흡수보정부(12)에 보내진 흡수보정데이터(트랜스미션데이터)를 작용시켜, 피검체(M)의 체내에서의 γ선의 흡수를 고려한 투영데이터로 보정한다. 실제로는, 이 흡수보정된 투영데이터의 경시적변화(γ선의 총선량：즉 총카운트값)를, 제1 경시적변화(핵의학용 데이터의 경시적변화)로서 이용한다.
또한, 점선원(4)이 피검체(M)의 체축(Z)의 주위를 회전하면서 피검체(M)를 향하여 γ선을 조사하고, 조사된 γ선을 흡수보정데이터용의 γ선 검출기(5)의 신틸레이터블록(도시생략)이 광으로 변환하고, 변환된 그 광을 γ선 검출기(5)의 포토멀티플라이어(도시생략)가 광전변환하여 전기신호로 출력한다. 그 전기신호를 화상정보(화소)로서 흡수보정데이터 도출부(11)에 보낸다.
흡수보정데이터 도출부(11)에 보내진 화상정보에 근거하여 흡수보정데이터를 구한다. 흡수보정데이터 도출부(11)는, γ선 또는 X선의 흡수계수와 에너지와의 관계를 나타내는 연산을 이용하는 것으로, CT용의 투영데이터, 즉 X선 흡수계수의 분포데이터를 γ선 흡수계수의 분포데이터로 변환하고, γ선 흡수계수의 분포데이터를 흡수보정데이터로서 구한다. 도출된 흡수보정데이터는 상술한 흡수보정부(12)에 보내진다.
보정후의 투영데이터를 재구성부(13)에 보낸다. 재구성부(13)가 그 투영데이터를 재구성하고, 피검체(M)의 체내에서의 γ선의 흡수를 고려한 단층화상을 구한다. 이와 같이, 흡수보정부(12), 재구성부(13)를 구비하는 것으로, 흡수보정데이터에 근거하여 투영데이터를 보정함과 동시에, 단층화상을 보정한다. 보정된 단층화상을, 콘트롤러(7)를 통해서 출력부(9)에 보낸다.
또한, 이 단층화상은, 방사성약제마다 구분되지 않고 혼재해 있다. 한편, 방사성약제마다 데이터를 분리하기 위하여, 상술한 집적량함수 도출부(14)나 집적화상 취득부(15)를 구비하고 있다. 다음으로, 집적량함수 도출부(14) 및 집적화상 취득부(15)에 관하여 설명한다.
집적량함수 도출부(14)는, 방사성약제에 의한 피검체(M) 내의 집적량의 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구한다. 집적량은, 시간의 경위에 수반하여 변화하는 집적량함수로서 나타내진다. 집적량함수는, 이 발명에 있어서의 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)에 상당하고, 집적량함수 도출부(14)는, 이 발명에 있어서의 제2 경시적변화 도출수단에 상당한다.
집적화상 취득부(15)는, 상술한 이들의 집적량함수에 근거하여, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득한다. 집적화상 취득부(15)는, 이 발명에 있어서의 집적화상 취득수단에 상당한다.
다음으로, 상술한 γ선의 총선량 및 집적량함수와 선량률의 경시적변화에 관하여, 도 2, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는, 선량률의 경시적변화를 모식적으로 나타낸 그래프이고, 도 3은, 집적량함수를 모식적으로 나타낸 그래프이다.
투여되어야 할 방사성약제의 개수를 M개로 하고, J번째의 방사성약제를 AJ(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 한다. 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 하면, FJ(t)는 하기 (1)식과 같이 나타내진다.
FJ(t)=NJ?exp(－λJ?t) …(1)
단, NJ는 투여시의 방사성약제 AJ의 방사핵수, λJ는 방사성약제의 붕괴정수이다.
어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화(즉 집적 량함수)를 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ,βJ,γJ,…는 N개의 미지수)로 하고, 총선량의 경시적변화를 E(t)로 했을 때에, 어느 시간폭에 있어서, 어느 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, 하기 (2)식과 같이 나타내진다.
ΣJ=1 M{∫aJ(αJ,βJ,γJ,…, t) FJ(t)dt}=∫E(t)dt …(2)
상기 (2)식은, 이 발명에 있어서의 제1식에 상당한다.
각각의 방사성약제 AJ마다의 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 미지수 αJ,βJ,γJ,…의 개수를 N개로 했을 때에는, 합계로 (M×N)개의 미지수가 된다. 그러면, 제1 경시적변화에 상당하는 흡수보정된 투영데이터의 경시적변화를 복수점만큼, 보다 바람직하게는 적어도 (M×N)점만큼 측정하는 것으로, 각각의 방사성약제 AJ마다 N개의 미지수를 각각 구할 수 있다. 이 N개의 미지수를 구하는 것으로 M개의 방사성약제마다의 제2 경시적변화에 상당하는 집적량함수 a1(αJ,βJ,γJ,…, t), a2(αJ,βJ,γJ,…, t), …, aJ(αJ,βJ,γJ,…, t), …, aM －1(αJ,βJ,γJ,…, t), aM(αJ,βJ,γJ,…, t) 및 집적화상을 구할 수 있다.
여기에서, 각각의 방사성약제 AJ마다의 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 미지수의 개수가 3개의 경우에 관하여 설명한다. 이 경우에는 N=3이 된다. 이때, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 하기 (3)식과 같이 특정의 함수를 취한다고 가정한다.
aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)=αJ?exp(βJ?t)＋γJ … (3)
단, 각각의 방사성약제 AJ마다에서는 αJ,βJ,γJ는 상술한 3개의 미지수, 합계로 (M×3)개의 미지수이다. 상기 (3)식은, 이 발명에 있어서의 제2식에 상당한다.
여기에서, 투여되어야 할 방사성약제의 개수가 2개의 경우에 관하여 설명한다. 이 경우에는 M=2가 된다. 방사성약제 A1를 A로 하고, 방사성약제 A2를 B로 하고, F1(t)을 F(t)로 하고, F2(t)를 G(t)로 하고, N1을 Na로 하고, N2를 Nb로 하면, F(t) 및 G(t)는, 상기 (1)식으로부터 하기 (4), (5)식과 같이 나타내진다.
F(t)=Na?exp(－λ1?t) … (4)
G(t)=Nb?exp(－λ2?t) … (5)
방사성약제 A에서의 선량률의 경시적변화 F(t) 및 방사성약제 B에서의 선량률의 경시적변화 G(t)는, 예를 들어 도 2와 같은 그래프로 나타내진다.
a1(αJ,βJ,γJ,…, t)를 a(t)로 하고, a2(αJ,βJ,γJ,…, t)를 b(t)로 하면, a(t)는, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 A에서의 집적량함수가 되고, b(t)는, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 B에서의 집적량함수가 된다. 어느 시간폭에 있어서, 어느 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, 상기 (2)식으로부터 하기 (6)식과 같이 나타내진다.
∫a(t)F(t)dt＋∫b(t)G(t)dt=∫E(t)dt … (6)
집적량함수 a(t), b(t)는, 상기 (3)식으로부터 하기 (7), (8)식과 같이 나타내진다.
a(t)=α1?exp(β1?t)＋γ1 … (7)
b(t)=α2?exp(β2?t)＋γ2 … (8)
어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 A에서의 집적량함수 a(t)는, 예를 들어 도 3과 같은 그래프로 나타내진다.
이 도 3과 같은 그래프를 집적량함수 메모리부(16a)는 각각의 방사성약제의 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)로서 미리 기억하고 있다. 이와 같은 그래프를 미리 작성하는 것은, 종래와 같이 방사성약제를 1개 투여하고, 방사성약제에 의한 피검체(M) 내의 집적량의 경시적변화를 측정한다고 하는 작업을 방사성약제마다 반복하여 행하면 좋다. 도 3에서는, 방사성약제가 집적한 개소마다의 집적량함수를 각각 나타내고 있다. 실선은 종양이고, 점선은 종양 이외의 부위 1, 2를 각각 나타낸다. 증가하면서 포화하는 부위 2로서 예를 들어 뇌(腦) 등이 있고, 감소하면서 포화하는 부위 1로서 예를 들어 간장(肝臟)이 있다. 미리 작성된 집적량함수와, 이번 작성된 집적량함수를 각각 비교하여, 가장 가까운 집적량함수에서의 방사성약제가, 집적화상에 있어서의 방사성약제로서 특정하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 집적량함수 메모리부(16a)에 미리 기억된 각각의 방사성약제의 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)에 근거하여, 상술한 집적화상에 있어서의 방사성약제를 특정하는 것이 바람직하다. 집적량함수 메모리부(16a)는, 이 발명에 있어서의 집적량함수 기억수단에 상당한다.
또한, 투여되어야 할 방사성약제의 개수가 2개이고, 미지수의 개수가 3개의 경우에는, 상기 (7), (8)식에 의하여, 방사성약제 A, B에서는 합계로 (2×3)=6개의 미지수α1,β1,γ1,α2,β2,γ2가 된다. 그러므로, 상술한 바와 같이, 예를 들어 검사시간이 18분에 대해서 3분마다 γ선의 측정을 6회 행하면 좋다. 투영데이터의 경시적변화를 적어도 6회분 측정하는 것으로, 각각의 방사성약제 A, B마다 3개의 미지수(합계로 6개)를 각각 구할 수 있다. 이 3개의 미지수를 구하는 것으로 2개의 방사성약제 A, B의 집적량함수 a(t), b(t) 및 집적화상을 구할 수 있다.
또한, 집적화상에 관하여는, 얻어진 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 모든 검사시간에 대해서 적분하면, 총적산량을 얻을 수 있고, 방사성약제마다의 집적화상을 취득할 수 있다.
또한, 방사성약제 AJ를 투여한 직후는, 도 3에 나타낸 바와 같이 집적량이 크게 변동하기 때문에, 이와 같이 크게 변동하는 상태에서의 검사(즉, 제1 경시적변화 수단에 상당하는 투영데이터 도출부(10)에 의한 제1 경시적변화에 상당하는 화상정보[γ선의 총선량]의 경시적변화의 측정)는 부적당하다. 그러므로, 방사성약제 AJ가 투여되고나서 소정시간(검사를 행하는데 충분한 시간으로, 방사성약제가 FDG의 경우에는 60분 정도)이 경과했을 때에는, 상기 (3)식에 나타내지는 집적량함 수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)=αJ?exp(βJ?t)＋γJ가 αJ에 수속(收束)한다. 그러면, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 αJ로서, 각각의 방사성약제 AJ마다의 미지수αJ만을 구하는 것으로, 집적량함수 도출부(14)는, 집적량함수αJ를 각각의 방사성약제 AJ마다를 구하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 다른 미지수 βJ,γJ,…를 구할 필요없이, 투영데이터 도출부(10)에 의한 화상정보(γ선의 총선량)의 경시적변화의 측정회수를 줄일 수 있다.
예를 들면, 투여되어야 할 방사성약제의 개수가 2개의 경우에는, 상술한 바와 같이 a1(αJ,βJ,γJ,…, t)을 a(t)로 하고, a2(αJ,βJ,γJ,…, t)를 b(t)로 한다. 그러면, 상기 (7), (8)식과, aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 αJ로 하는 것에 의해, a(t)=α1 으로 함과 동시에, b(t)=α2로 할 수 있다. 따라서, 미지수가 합계 2개이므로, 투영데이터의 경시적변화를 2회분 측정하는 것만으로 좋다.
여기까지의 설명은, 방사성약제의 투여시간을 같은 타이밍으로 하여, 동시에 투여한 경우였지만, 투여시간을 늦추는 것도 가능하다. 구체적으로는, 어느 방사성약제 AI(단 I=1, 2,…, M－1, M) 및 AJ(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, I≠J)를 이용한 경우에, 방사성약제 AI, AJ의 투여시간을 서로 늦추어 투여하고, 그 늦춘 투여시간을 t0로 한다. 방사성약제 AJ를 투여한 시각을 기준으로 했을 때에, 방사성약제 AI에서의 선량률의 경시적변화를 FI(t－t0)로 나타냄과 동시에, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)로 나타내는 것이 가능하다. 투여되어야 할 방사성약제의 개수가 2개의 경우에는, I=1, J=2로 하면, 방사성약제 AI는 A1이 되고, 방사성약제 AJ는 A2가 된다. 상술한 바와 같이, 방사성약제 A1를 A로 하고, 방사성약제 A2를 B로 한다.
특히, 이들의 방사성약제 AI(즉A) 및 AJ(즉B)가 서로 동일 핵종의 경우에, 상술한 바와 같이 I=1, J=2로서, FI(t)(=F1(t))를 F(t)로 하고, FJ(t)(=F2(t))를 G(t)로 하고, a1(αJ,βJ,γJ,…, t)를 a(t)로 하고, a2(αJ,βJ,γJ,…, t)를 b(t)로 한다. 그러면, 상술한 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, 상기 (2)식으로부터 하기 (9)식과 같이 변형할 수 있다.
∫a(t){k?F(t－t0)＋C1}dt
＋∫b(t)G(t)dt=∫E(t)dt … (9)
상기 (9)식은, 이 발명에 있어서의 제1식에 상당한다. 단, k, C1은 정수이다.
또, 이들의 방사성약제 AI(즉A) 및 AJ(즉B)가 서로 다른 핵종의 경우에, 마찬가지로, 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, 상기 (2)식으로부터 하기 (10)식과 같이 변형할 수 있다.
∫a(t){F(t－t0)＋C2}dt
＋∫b(t)G(t)dt=∫E(t)dt … (10)
상기 (10)식은, 이 발명에 있어서의 제1식에 상당한다. 단, C2는 정수이다.
또한, 방사성약제 AJ(즉B)를 투여한 시각을 기준으로 했을 때에, 방사성약제 AI(즉A)에서의 선량률의 경시적변화는, 상술한 바와 같이 FI(t－t0)로 나타내지고, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화는, FJ(t)로 나타내지지만, 상기 (4), (5)식으로부터, 하기 (11), (12)식과 같이 다시 나타내진다.
F(t－t0)=Na?exp{-λ1?(t－t0)} … (11)
G(t)=Nb?exp(－λ2?t) … (12)
방사성약제 A 및 B가 서로 동일 핵종의 경우에는, 붕괴정수는 동일하기 때문에, 상기 (12)식 중의 λ2는 λ1이 된다.
상기(11)에서 나타내질 때, 방사성약제 A 및 B가 서로 동일 핵종의 경우에서의 제1식인 상기 (9)식 중의 k는 k=Na/Nb이고, C1는 C1=Na?exp(－λ1?t0)이다. 한편, 상기 (12)에서 나타내질 때, 방사성약제 A 및 B가 서로 다른 핵종의 경우에서의 제1식인 상기 (10)식 중의 C1는 C2=Na?exp(λ1?t0)이다.
상술의 구성을 구비한 본 실시예 1에 관련되는 PET장치에 의하면, 투영데이터 도출부(10)는, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터(여기에서는 γ선의 총선량)의 경시적변화인 제1 경시적변화를 측정하고, 그 제1 경시적변화 에 근거하여, 집적량함수 도출부(14)는, 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화(여기에서는 집적량함수)인 제2 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구한다. 서로 다른 핵종의 방사성약제를 동시에 투여한 경우, 핵종마다의 반감기가 다르기 때문에, 반감기의 짧은 핵종을 포함하는 방사성약제로부터 방사선의 선량률은 반감기의 긴 핵종을 포함하는 방사성약제로부터의 방사선의 선량률보다도 빨리 감쇠한다. 한편, 서로 동일 핵종의 방사성약제를 이용했을 때에도 투여시간을 늦추었을 경우, 감쇠하는 선량이 달라진다. 이와 같이, 투영데이터 도출부(10)에 의하여 측정된 제1 경시적변화(핵의학용 데이터의 경시적변화)를 이용하여, 집적량함수 도출부(14)는 각각의 방사성약제마다 분리하여 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)를 구할 수 있다. 이와 같이 분리된 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 집적화상 취득부(15)는, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득하여 핵의학 진단에 제공하므로, 복수의 방사성약제를 투여해도 핵의학 진단을 행할 수 있다.
또, 종래에는 투여해야 할 방사성약제가 1개이고, 그 방사성약제 및 집적 개소를 미리 알고 있다는 전제에서 핵의학 진단을 행하고 있었지만, 본 실시예 1과 같이 방사성약제를 복수투여하는 경우에는, 각 방사성약제 및 집적 개소가 미리 알고 있지 않더라도, 각각의 방사성약제마다 분리하는 것으로 방사성약제 및 집적 개소를 알 수 있다는 효과도 가져온다. 따라서, 예를 들어 인간독(人間dock) 등과 같이 각 방사성약제 및 집적 개소를 미리 알 수 없는 진단의 경우에 있어서도 유용하다.
본 실시예 1에서는, 제2 경시적변화는, 시간의 경위에 수반하여 변화하는 집적량함수로서, PET장치는, 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 메모리부(16a)를 구비하고, 그 집적량함수 메모리부(16a)에 미리 기억된 각각의 방사성약제의 집적량함수에 근거하여, 집적화상에 있어서의 방사성약제를 특정하고 있다. 각각의 방사성약제마다 분리하여 제2 경시적변화(방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화)를 구하고, 각각의 방사성약제의 집적화상을 취득할 수 있을 뿐만 아니라, 이와 같은 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 메모리부(16a)를 구비하는 것으로, 집적화상에 있어서의 방사성약제도 특정할 수 있다.
본 실시예 1에서는, 제1 경시적변화는, M개의 방사성약제가 투여되어 얻어진 방사선(여기에서는 γ선)의 총선량의 경시적변화로서, J번째의 방사성약제를 AJ(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 하고, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 하고, 제2 경시적변화로서, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화를 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ,βJ,γJ,…는 N개의 미지수)로 하고, 총선량의 경시적변화를 E(t)로 하고 있다. 그때에, 어느 시간폭에 있어서의 어느 화소의 총선량 ∫E(t)dt은, 상기 (2)식 혹은 (9)식이나 (10)식에서 나타내진다. 그리고, 각각의 방사성약제 AJ마다의 상술한 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 N개의 미지수를, 복 수점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상기 (2)식 혹은 (9)식이나 (10)식에 근거하여 구하고, 그 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를 구하는 것으로, 집적량함수 도출부(14)는, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하고 있다.
구체적으로는, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화, 즉 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ,βJ,γJ,…는 N개의 미지수)는, 상기 (3)식 등에서 나타내진다. 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 3개의 미지수 αJ,βJ,γJ를, 적어도 (M×3)점만큼 측정된 제1 경시적변화 및 상기 (2)식 혹은 (9)식이나 (10)식에 근거하여 구하고, 그 3개의 미지수 αJ,βJ,γJ를 구하는 것으로, 집적량함수 도출부(14)는, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하고 있다.
상술한 바와 같이 투여되어야 할 복수의 방사성약제는, 서로 동일 핵종이어도 좋고, 서로 다른 핵종이어도 좋다. 따라서, 복수의 방사성약제가 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터는, 서로 동일 핵종의 방사성약제가, 서로 시간을 늦추어 투여되어 얻어진 데이터를 포함하여도 좋고, 서로 다른 핵종의 방사성약제가 투여되어 얻어진 데이터를 포함하여도 좋다. 실시예 1의 경우에는, 투여시간을 늦추지 않는 상기 (1)~(8)식과 같은 케이스나, 투여시간을 늦추어도 핵종이 서로 다른 상기 (10), (12)식과 같은 케이스에서는, 서로 다른 핵종의 방사성약제가 투여되어 얻어진 데이터를 포함하고 있다. 투여시간을 늦추어도 동일 핵종인 상기 (9), (11)식과 같은 케이스에서는, 서로 동일 핵종의 방사성약제가 투여되어 얻어진 데이터를 포함하고 있다.
[실시예 2]
다음으로, 도면을 참조하여 이 발명의 실시예 2를 설명한다. 도 4는, 실시예 2와 관련되는 PET장치와 X선 CT장치를 구비한 PET－CT의 진단시스템의 측면도 및 블록도이다.
상술한 실시예 1에서는, PET장치가 점선원(点線源)(4)을 구비하고, 점선원(4)이 방사성약제와 같은 γ선을 조사하여 피검체(M)를 투과하는 것으로, 그 방사선에 근거하여 형태정보로서 흡수보정데이터를 구했지만, 본 실시예 2에서는, CT용의 투영데이터를 흡수보정데이터로서 이용하고 있다.
X선 CT장치는, 개구부(21a)를 가진 갠트리(21)와 X선관(22)과 X선 검출기 (23)를 구비하고 있다. X선관(22) 및 X선 검출기(23)는, 피검체(M)를 사이에 두고 서로 대향 배치되어 있고, 갠트리(21) 내에 매설되어 있다. X선 검출기(3)를 구성하는 다수 개의 검출소자는 피검체(M)의 체축(Z) 주위에 부채모양으로 늘어선다.
그 외에도 X선 CT장치는, 갠트리 구동부(24)와 고전압 발생부(25)와 콜리메이터(collimator) 구동부(26)와 CT 재구성부(27)를 구비하는 구성으로 되어 있다. CT 재구성부(27)는, 예를 들어 상술한 메모리부(16) 등에 대표되는 기억매체의 ROM 에 기억된 프로그램 혹은 입력부(8)에서 입력된 명령을 콘트롤러(7)가 실행하는 것으로 실현된다. 또한, 후술하는 CT용의 투영데이터나 CT 재구성부(27)에서 처리된 CT용의 단층화상도, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 메모리부(16)의 RAM에 입력하여 기억하고, 필요에 따라서 RAM으로부터 판독한다. 이들의 CT용의 투영데이터나 CT용의 단층화상은, 이 발명에 있어서의 X선 CT용 데이터에 상당한다.
갠트리 구동부(24)는, 서로 대향 관계를 유지시킨 채로 X선관(22)과 X선관 검출기(23)를 갠트리(21) 내에서 피검체(M)의 체축(Z) 주위에 회전시키도록 구동하는 기구로서, 도시를 생략하는 모터 등으로 구성되어 있다.
고전압 발생부(25)는, X선관(22)의 관전압이나 관전류를 발생시킨다. 콜리메이터 구동부(26)는, X선의 조시야(照視野)를 설정하고, X선관(22)에 근접 된 콜리메이터(도시생략)에 관하여 수평방향의 이동을 행하도록 구동하는 기구로서, 도시를 생략하는 모터 등으로 구성되어 있다.
간접변환형의 X선 검출기(23)의 경우에는, X선관(22)으로부터 조사되어 피검체(M)를 투과한 X선을, X선 검출기(23) 내의 신틸레이터(도시생략)가 광으로 변환함과 동시에, 변환된 광을 광감응막(도시생략)이 광전변환하여 전기신호로 출력한다. 직접변환형의 X선 검출기(23)의 경우에는, X선을 방사선 감응막(도시생략)이 전기신호로 직접적으로 변환하여 출력한다. 그 전기신호를 화상정보(화소)로서, CT 재구성부(27)에 보낸다. CT 재구성부(27)에 보내진 화상정보는 CT용의 투영데이터로서 전송된다.
CT용의 투영데이터는, 실시예 1에서 서술한 흡수보정데이터와 같도록 형태정 보를 가지고 있고, 본 실시예 2에서는, CT용의 투영데이터를 흡수보정데이터로서 이용하기 위하여 흡수보정데이터 도출부(11)에 보냄과 동시에, CT 재구성부(27)에도 보낸다.
CT 재구성부(27)에 보내진 화상정보(CT용의 투영데이터)를 재구성하고, CT용의 단층화상을 구한다. 이 CT용의 단층화상을, 콘트롤러(7)를 통해서 출력부(9)에 보낸다. 흡수보정데이터 도출부(11)를 포함하는 PET장치의 후단(後段)의 처리부(흡수보정부(12)나 재구성부(13)나 집적량함수 도출부(14)나 집적화상 취득부(15))의 각 기능에 관하여는, 실시예 1과 같은 모양이기 때문에, 그 설명을 생략한다. 또한, 재구성부(13)에서 재구성된 PET용의 단층화상과, CT 재구성부(27)에서 재구성된 CT용의 단층화상을 출력부(9)에서 포개서 중첩출력해도 좋다.
본 실시예 2와 관련되는 시스템의 경우, X선 CT장치에 있어서, 피검체의 외부로부터 조사되어 피검체를 투과한 X선에 근거하여 X선 CT용 데이터를 구하고, PET장치는, 각각의 방사성약제의 집적화상을 각각 취득한다.
본 실시예 2와 관련되는 시스템에 있어서도, 실시예 1에 관련되는 PET장치와 같이 핵의학용 데이터에 관한 복수의 정보를 입력하는 기능을 입력부(8)에 구비해도 좋다.
본 실시예 2와 관련되는 시스템에 있어서도, 실시예 1에 관련되는 PET장치와 같이 집적화상 취득부(15)에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 기능을 출력부(9)에 구비해도 좋다.
이 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 하기와 같이 변형실시할 수 있다.
(1) 상술한 각 실시예에서는, PET장치를 예를 들어 설명했지만, 이 발명은, 단일의 γ선을 검출하여 피검체의 단층화상을 재구성하는 SPECT(Single Photon Emission CT)장치 등에도 적용할 수 있다.
(2) 상술한 각 실시예에서는, 신틸레이터블록(3a) 및 포토멀티플라이어(3b)로부터 구성되는 투영데이터용의 γ선 검출기(3)가 정지한 채로 γ선을 검출하는 정지형(靜止型)이었지만, 신틸레이터블록(3a) 및 포토멀티플라이어(3b)가 피검체(M)의 주위를 회전하면서 γ선을 검출하는 회전형이어도 좋다.
(3) 상술한 실시예 1에서는, PET장치가 점선원(4)을 구비하고, 점선원(4)이 방사성약제와 같은 γ선을 조사하여 피검체(M)를 투과하는 것으로, 그 방사선에 근거하여 형태정보로서 흡수보정데이터를 구하고, 상술한 실시예 2에서는, CT용의 투영데이터를 흡수보정데이터로서 이용하고, 각 실시예에서 각각 흡수보정을 행했지만, 반드시 흡수보정을 행할 필요는 없다. 따라서, 제1 경시적변화의 대상인 핵의학용 데이터도, 흡수보정을 행하지 않는 데이터를 이용하면 좋다.
(4) 상술한 각 실시예에서는, 제1 경시적변화의 대상인 핵의학용 데이터는, 화상정보(γ선의 총선량)인 투영데이터였지만, 그것 이외의 데이터를 핵의학용 데이터로서 이용하고, 핵의학용 데이터의 경시적변화인 제1 경시적변화를 측정하면 좋다.
(5) 상술한 각 실시예에서는, 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억 한 집적량함수 메모리부(16a)를 구비하고, 그 집적량함수 메모리부(16a)에 미리 기억된 각각의 방사성약제의 집적량함수에 근거하여, 집적화상에 있어서의 방사성약제를 특정했지만, 방사성약제를 특정하지 않고 집적화상을 단지 취득하는 경우에는, 집적량함수 메모리부(16a)를 반드시 구비할 필요는 없다.
(6) 상술한 각 실시예와 같이, 투여되는 방사성약제의 개수를 M으로 하고, 각각의 방사성약제마다의 제2 경시적변화를 구해야 할 미지수의 개수를 N으로 했을 때에, 제1 경시적변화 측정수단은, 제1 경시적변화를 복수점만큼 측정하는 것이라면, 측정의 수에 관하여는 특히 한정되지 않는다. 또한, 합계로 (M×N)개의 미지수가 되는 것을 고려하면, 제1 경시적변화를 적어도 (M×N)점만큼 측정하는 것이 보다 바람직하다. 다만, 방사성약제가 투여되고나서 소정시간이 경과했을 때에는, 집적함수가 미지수αJ에 수속했을 경우에는, (M×N)개의 미지수보다도 적은 M개의 미지수를 구할 뿐이므로, M점만 측정하면 좋다.
(7) 상술한 각 실시예에서는, 집적량이 포화하는 것을 전제하고 있고, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)는, 상기 (3), (7), (8)식과 같이 지수함수(exp), 혹은 수속된 αJ였지만, 방사성약제가 FDG의 경우에는, 집적량의 증가는 줄면서도, 포화하는 일 없이 발산한다. 이러한 경우에는, 지수함수를 이용하지 않고 대수함수(log)를 이용하여 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 나타내면 좋다. 이와 같이, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)의 구체적인 식의 형태에 관하여는, 특히 한정되지 않는다.

Claims (18)

  1. 방사성약제가 투여된 피검체로부터 발생한 방사선에 근거하여 피검체의 핵의학용 데이터를 구하는 핵의학 진단장치로서, 복수의 서로 다른 핵종의 방사성약제가 투여시간을 같이 하여 투여되어 얻어진 핵의학용 데이터의 경시적변화인 제1 경시적변화(第1 經時的變化)를 측정하는 제1 경시적변화 측정수단과, 그 제1 경시적변화에 근거하여, 방사성약제에 의한 피검체 내의 집적량의 경시적변화인 제2 경시적변화를 각각의 방사성약제마다 구하는 제2 경시적변화 도출수단과, 이들의 제2 경시적변화에 근거하여, 각각의 방사성약제의 집적화상(集積畵像)을 취득하는 집적화상 취득수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 경시적변화는, 시간의 경위(經緯)에 수반하여 변화하는 집적량함수로서, 상기 장치는, 각각의 방사성약제의 집적량함수를 미리 기억한 집적량함수 기억수단을 구비하고, 그 집적량함수 기억수단에 미리 기억된 각각의 방사성약제의 집적량함수에 근거하여, 상기 집적화상에 있어서의 방사성약제를 특정하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    투여되는 방사성약제의 개수를 M으로 하고, 각각의 방사성약제마다의 상기 제2 경시적변화를 구해야 할 미지수의 개수를 N으로 했을 때에, 상기 제1 경시적변화 측정수단은, 상기 제1 경시적변화를 복수회 측정하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 경시적변화는, M개의 방사성약제가 투여되어 얻어진 방사선의 총선량의 경시적변화로서, J번째의 방사성약제를 AJ(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 하고, 방사성약제 AJ에서의 선량률의 경시적변화를 FJ(t)(단 J=1, 2,…, M－1, M)로 하고, 상기 제2 경시적변화로서, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화를 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고,αJ,βJ,γJ,…는 상기 N개의 미지수)로 하고, 총선량의 경시적변화를 E(t)로 했을 때에, 어느 시간폭에 있어서의 어느 화소의 총선량∫E(t)dt은, ΣJ=1 M{∫aJ(αJ,βJ,γJ,…, t) FJ(t)dt}=∫E(t)dt 인 제1식으로 나타내지고, 각각의 방사성약제 AJ마다의 상기 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를, 복수회 측정된 제1 경시적변화 및 상기 제1식에 근거하여 구하고, 그 N개의 미지수 αJ,βJ,γJ,…를 구하는 것으로, 상기 제2 경시적변화 도출수단은, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 경시적변화인, 어느 화소 내에 존재하는 방사성약제 AJ에서의 집적량의 경시적변화 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)(단 J=1, 2,…, M－1, M이고, αJ,βJ,γJ,…는 상기 N개의 미지수)는, 시간의 경위에 수반하여 변화하는 집적량함수로서, 그 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)는, aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)=αJ?exp(βJ?t)＋γJ 인 3개의 미지수 αJ,βJ,γJ의 제2식으로 나타내지고, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 구해야 할 3개의 미지수 αJ,βJ,γJ를, 적어도 (M×3)점만큼 측정된 상기 제1 경시적변화 및 상기 제1식에 근거하여 구하고, 그 3개의 미지수 αJ,βJ,γJ를 구하는 것으로, 상기 제2 경시적변화 도출수단은, 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  6. 제5항에 있어서,
    방사성약제 AJ가 투여되고나서 소정시간이 경과했을 때에는, 상기 집적량함수 aJ(αJ,βJ,γJ,…, t)를 αJ로서, 각각의 방사성약제 AJ마다 미지수 αJ만을 구하 는 것으로, 상기 제2 경시적변화 도출수단은, 집적량함수 αJ를 각각의 방사성약제 AJ마다 구하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
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  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 핵의학용 데이터에 관한 복수의 정보를 입력하는 입력수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 집적화상 취득수단에서 취득된 각각의 방사성약제의 집적화상을 개개에 출력표시하거나, 혹은 색을 바꾸어 중첩출력표시하는 출력수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 핵의학 진단장치.
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