KR102066803B1

KR102066803B1 - 방사선 단층 촬영 장치

Info

Publication number: KR102066803B1
Application number: KR1020187011486A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 츠다; 데츠야 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2020-01-15
Also published as: CN108351424B; US20200261031A1; JPWO2017085843A1; KR20180058792A; CN108351424A; JP6516019B2; US10772581B2; WO2017085843A1

Abstract

단일의 검출기 링에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킨다. 즉, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어에 대한 데이터로부터 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 트랜스미션 데이터를 산출한다. 본 발명에 의하면, 피검체 유래의 방사성 약제의 검출에 의해 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있으므로, 트랜스미션 데이터 전용 촬영을 실시할 필요가 없다.

Description

방사선 단층 촬영 장치

본 발명은, 피검체로부터 방사되는 소멸 방사선의 페어를 검출하여, 피검체 내의 방사성 약제 분포의 이미징을 실시하는 방사선 단층 촬영 장치에 관한 것으로, 특히 흡수 보정 기능을 구비한 방사선 단층 촬영 장치에 관한 것이다.

의료 기관에는, 방사성 약제의 분포를 이미징하는 방사선 단층 촬영 장치가 배치되어 있다. 이와 같은 방사선 단층 촬영 장치의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 종래의 방사선 단층 촬영 장치는, 방사선을 검출하는 방사선 검출기가 원환상으로 나열되어 구성되는 검출기 링이 구비되어 있다. 이 검출기 링은, 피검체 내의 방사성 약제로부터 조사되는 서로 반대 방향으로 되어 있는 1 쌍의 방사선 (소멸 방사선의 페어) 을 검출한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이와 같은 방사선 단층 촬영 장치의 일종으로서, 헤드부 검사용 방사선 단층 촬영 장치가 있다. 이 헤드부 검사용 화상 촬영 장치에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 22 는 종래의 헤드부 검사용 화상 촬영 장치에 대하여 설명하는 도면이다. 종래의 헤드부 검사용 화상 촬영 장치에서는, 검사시에 피검체의 헤드부가 검출기 링 (62) 에 도입된다. 이 상태로, 검출기 링 (62) 은, 피검체로부터 조사되는 소멸 방사선의 페어를 검출한다.

검출기 링 (62) 은, 헤드부로부터 발하여진 소멸 방사선의 페어의 발생원을 특정하여, 이 위치 정보를 기초로 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상이 생성된다. 방사성 약제는, 아밀로이드가 집적되는 부위에 모이는 성질이 있으므로, 방사성 약제의 분포도를 진단하면, 인지증에 대한 진단을 실시할 수 있다.

이와 같은 방사선 단층 촬영 장치는, 생성되는 화상이 선명하지 않다는 문제가 있다. 이 화상의 흐트러짐의 원인이 되는 것이, 헤드부 내에 있어서의 방사선의 흡수이다. 헤드부 내에서 생긴 소멸 방사선쌍은, 헤드부를 관통하여 검출기 링 (62) 에 입사된다. 헤드부는, 방사선을 어느 정도 흡수하는 특성을 갖고 있다. 이 흡수 특성은, 헤드부의 부위에 따라 상이하다. 따라서, 방사성 약제의 분포 화상을 생성하고자 하면, 피검체 내의 방사선 흡수 특성이 불균일해져 화상 상에 중첩되어 버린다.

그래서, 종래 구성의 방사선 단층 촬영 장치에서는, 헤드부 내의 방사선의 흡수 특성 (트랜스미션 데이터) 을 계측하고, 이 결과에 기초하여 검출기 링 (62) 의 검출 결과를 보정하도록 하고 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 이와 같은 보정 동작을 흡수 보정이라고 부른다. 도 23 은 흡수 보정 기능을 갖는 방사선 단층 촬영 장치를 나타내고 있다. 트랜스미션 데이터는, 피검체의 체외에 위치하는 방사선원으로부터 방사선을 발생시킴으로써 계측된다. 이 트랜스미션 데이터 취득용 검출기 링 (63) 은, 헤드부로부터 발하여진 소멸 방사선의 페어의 검출용 검출기 링 (62) 과는 별개이다. 서로의 검출기 링 (62, 63) 은, 중심축이 공통되도록 하여 인접하여 배열된다. 검출기 링 (63) 의 내부에는 링형의 방사선원이 배치된다.

링형의 방사선원으로부터 발생한 방사선은, 피검체의 헤드부를 가로질러 트랜스미션 데이터 취득용 검출기 링 (63) 에서 검출된다. 이와 같은 방사선의 검출을 실시하면, 헤드부에 대한 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있다. 이 트랜스미션 데이터는, 방사성 약제의 분포 화상에 중첩되는 방사선의 흡수 특성의 불균일을 나타내고 있다. 따라서, 트랜스미션 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실시할 수 있다.

트랜스미션 데이터를 취득하는 방법으로는, 도 23 에서 설명한 방법 외에, 트랜스미션 데이터 취득용 검출기 링 (63) 대신에 CT 장치, MRI 장치를 사용하는 것이 안출되어 있다.

일본 공개특허공보 2007-086089호

그러나, 종래의 방사선 단층 촬영 장치는, 트랜스미션 데이터를 계측하는 촬영 장치가 별도 필요해진다는 문제가 있다.

도 23 에서 나타낸 장치에서는, 검출기 링 (62) 으로 헤드부 내의 소멸 방사선쌍의 계측을 실시하고, 트랜스미션 데이터 취득용 검출기 링 (63) 으로 트랜스미션 데이터를 취득하고 있다. 이와 같이, 두 개의 검출기 링을 나열하여 배치함으로써, 선명한 분포 화상의 생성에 필요한 방사선의 검출을 흐름 작업적으로 실행할 수 있다. 그러나, 트랜스미션 데이터의 계측을 목적으로 하여 검출기 링을 늘림으로써, 장치의 제조 비용이 증대되어 버린다. 이와 같은 문제점은, 검출기 링 대신에 CT 장치, MRI 장치를 증설했을 경우도 마찬가지이다.

그러면, 검출기 링 (62) 만으로 필요한 방사선의 검출을 완결시킬 수는 없는 것일까. 이와 같은 방법은 기술적으로는 가능하다. 즉, 검출기 링 (62) 에 피검체와 방사선원을 도입한 상태로 트랜스미션 데이터를 취득하고, 계속해서 검출기 링 (62) 으로부터 방사선원을 이반시킨 상태로 헤드부 내의 소멸 방사선쌍의 계측을 실시하면, 새로운 검출기 링을 형성하지 않아도 분포 화상의 생성에 필요한 방사선의 검출을 완결시킬 수 있다.

그러나, 이와 같은 방법으로는, 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시할 수 없다. 검출기 링 (62) 은, 트랜스미션 데이터를 취득하고 있는 동안은 소멸 방사선쌍의 계측을 할 수 없고, 반대도 동일하다. 요컨대, 검출기 링 (62) 만으로 필요한 방사선의 검출을 완결시키려고 하면, 촬영 시간이 길어져 버린다. 이와 같은 사정은, 피검체에 대한 부담 경감의 관점에서 바람직하지는 않다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 단일의 검출기 링에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시할 수 있는 방사선 단층 촬영 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하기 위해서 다음과 같은 구성을 취한다.

즉, 본 발명에 관련된 정보 처리 장치는, (P1) 피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어를 검출하는 검출기 링을 구비한 방사선 단층 촬영 장치에 탑재되는 정보 처리 장치에 있어서, (A) 소멸 방사선의 페어가 검출기 링에 입사될 때의 시간차, 및 검출기 링 상의 소멸 방사선의 페어의 입사 위치에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정하는 발생 위치 특정 수단과, (B1) 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터로부터, 피검체의 표면 근방에서 발생한 페어에 대한 것을 선발하는 데이터 선발 수단과, (C1) 선발된 데이터에 기초하여, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어 중, 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수를 기준으로 하여, 페어의 일방이 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수가 피검체 내의 흡수에 의해 어느 정도 감소했는지를 산출함으로써, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출하는 흡수 특성 분포 산출 수단과, (D) 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상을 생성하는 화상 생성 수단을 구비하고, (E) 화상 생성 수단은, 흡수 특성 분포 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실행함으로써 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

[작용·효과] 본 발명에 의하면, 단일의 검출기 링에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킬 수 있다. 본 발명에 관련된 방사선 촬영 장치는, TOF-PET 이며, 소멸 방사선의 페어가 검출기 링에 입사될 때의 시간차에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 TOF-PET 의 특성을 이용한 것으로 되어 있다.

본 발명의 최대의 특징은, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어에 대한 데이터로부터 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터 (트랜스미션 데이터) 를 산출하는 것에 있다. TOF-PET 에서는, 검출된 소멸 방사선의 페어의 발생 위치를 알 수 있으므로, 당해 페어에 대한 데이터를 선발하는 것이 가능하다.

종래의 트랜스미션 데이터의 취득은, 검출기 링과 피검체 사이에 생긴 간극에 방사선원 (외부선원) 을 삽입하고, 방사선을 피검체에 투과시킴으로써 실행된다. 본 발명의 발명자는, 이와 같은 기술적 상식에 구애되지 않고, 피검체에 투여된 방사성 약제가 이 방사선원을 대신할 수 있지 않을까라고 사고하였다. 방사성 약제는, 피검체의 전신을 순환하므로, 피검체의 표면에도 어느 정도 분포되어 있다. 그래서, 이 피검체의 표면에 축적되어 있는 방사성 약제를 종래의 외부선원 대신에 사용한다는 아이디어가 생겨난 것이다.

본 발명에 의하면, 피검체 유래의 방사성 약제의 검출에 의해 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있으므로, 트랜스미션 데이터 전용 촬영을 실시할 필요가 없다. 이로써, 트랜스미션 데이터 전용 검출기 링이 필요하지 않고, 트랜스미션 데이터 전용 촬영에 시간을 할애할 필요도 없다.

또, 본 발명에 의하면, 보다 흡수 보정에 적합한 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있다. 종래의 외부선원을 사용하는 방법으로는, 방사성 약제의 흡수 분포를 충실하게 나타낸 트랜스미션 데이터를 취득할 수 없다. 외부선원으로부터 발하는 방사선의 에너지와, 방사성 약제로부터 발하는 방사선의 에너지가 서로 상이하기 때문이다. 본 발명에 의하면, 방사성 약제 유래의 방사선 그 자체로 트랜스미션 데이터를 취득하는 구성으로 되어 있으므로, 방사선 약제 유래의 방사선이 어떻게 흡수되는지를 보다 충실하게 나타낸 트랜스미션 데이터를 산출할 수 있다.

또, 상기 서술한 정보 처리 장치에 있어서, 데이터 선발 수단이 선발하는 데이터는, 피검체 피부 아래에 있는 모세 혈관에 축적되어 있는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어에 관련된 것이면 보다 바람직하다.

[작용·효과] 상기 서술한 구성은, 흡수 특성 분포 데이터를 산출하는 데에 사용되는 피검체의 표면 근방을 구체적으로 특정하고 있다. 데이터 선발 수단이 선발하는 데이터는, 피검체 피부 아래에 있는 모세 혈관에 축적되어 있는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어에 관련된 것이면 보다 확실하게 흡수 특성 분포 데이터를 산출할 수 있다.

또, 상기 서술한 정보 처리 장치에 있어서, 흡수 특성 분포 산출 수단은, 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수로부터 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수를 제산하여 방사선의 흡수율을 산출함으로써 동작하면 보다 바람직하다.

[작용·효과] 상기 서술한 구성은, 본 발명의 구체적인 구성을 설명하고 있다. 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수로부터 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수를 제산하여 방사선의 흡수율을 산출하면, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성을 확실하게 취득할 수 있다.

또, 상기 서술한 정보 처리 장치에 있어서, 데이터 선발 수단은, 사전에 취득된 피검체의 윤곽 형상을 나타내는 데이터에 기초하여 동작하면 보다 바람직하다.

[작용·효과] 상기 서술한 구성은, 본 발명의 구체적인 구성을 설명하고 있다. 사전에 취득된 피검체의 윤곽 형상을 나타내는 유효한 데이터가 있는 경우, 데이터 선발 수단은 이것을 사용하여 동작할 수 있다.

또, 본 발명에 관련된 정보 처리 장치는, (P2) 피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어를 검출하는 검출기 링과, 피검체 외부로부터 방사선을 조사하는 구성으로서, 검출기 링 내에 배치되는 방사선원을 구비한 방사선 단층 촬영 장치에 탑재되는 정보 처리 장치에 있어서, (A) 소멸 방사선의 페어가 검출기 링에 입사될 때의 시간차, 및 검출기 링 상의 소멸 방사선의 페어의 입사 위치에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정하는 발생 위치 특정 수단과, (B2) 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터로부터, 방사선원에서 발생한 페어에 대한 것을 선발하는 데이터 선발 수단과, (C2) 선발된 데이터에 기초하여, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출하는 흡수 특성 분포 산출 수단과, (D) 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상을 생성하는 화상 생성 수단을 구비하고, (E) 화상 생성 수단은, 흡수 특성 분포 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실행함으로써 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

[작용·효과] 상기 서술한 구성은, 본 발명에 있어서의 다른 구성을 설명하고 있다. 이 구성에 의해서도 단일의 검출기 링에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킬 수 있다.

본 발명에 관련된 방사선 촬영 장치는, TOF-PET 이며, 소멸 방사선의 페어가 검출기 링에 입사될 때의 시간차에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 TOF-PET 의 특성을 이용한 것으로 되어 있다.

종래의 트랜스미션 데이터의 취득은, 검출기 링과 피검체 사이에 생긴 간극에 방사선원 (외부선원) 을 삽입하고, 방사선을 피검체에 투과시킴으로써 실행된다. 그 후, 외부선원을 검출기 링으로부터 이반시키고, 이번에는 피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 방사선의 검출을 실행하여 이미션 데이터를 취득한다. 본 발명의 발명자는, 이와 같은 기술적 상식에 구애되지 않고, 외부선원이 도입된 상태로 트랜스미션 데이터뿐만 아니라 이미션 데이터까지도 취득할 수 없을까라고 사고하였다.

본 발명에 의하면, 검출기 링으로 검출된 데이터로부터 외부선원 유래의 방사선에 관련된 것을 분리하여 트랜스미션 데이터를 생성할 수 있는 데이터 선발 수단을 구비하고 있다. 검출기 링으로 검출된 데이터에는, 피검체 내의 방사성 약제 유래의 방사선에 관련된 데이터도 포함되어 있다. 따라서, 이 데이터에 대하여 트랜스미션 데이터를 사용한 흡수 보정을 실시하면, 피검체의 흡수 특성이 제거된 방사성 약제의 분포 화상을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 외부선원 유무의 상이한 조건에 따라, 2 회의 촬영을 하지 않고, 외부선원이 있는 촬영만으로 분포 화상을 취득할 수 있다.

또, 본 발명은, 헤드부 촬영용 방사선 촬영 장치 등 다양한 장치에 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 단일의 검출기 링에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킬 수 있다. 즉, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어에 대한 데이터로부터 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 트랜스미션 데이터가 산출된다. 본 발명에 의하면, 피검체 유래의 방사성 약제의 검출에 의해 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있으므로, 트랜스미션 데이터 전용 촬영을 실시할 필요가 없다.

도 1 은 실시예 1 에 관련된 방사선 단층 촬영 장치를 설명하는 기능 블록도이다.
도 2 는 실시예 1 에 관련된 검출기 링을 설명하는 평면도이다.
도 3 은 실시예 1 에 관련된 방사선 검출기를 설명하는 사시도이다.
도 4 는 실시예 1 에 관련된 LOR 을 설명하는 모식도이다.
도 5 는 실시예 1 에 관련된 TOF 를 설명하는 모식도이다.
도 6 은 실시예 1 에 관련된 생데이터를 설명하는 모식도이다.
도 7 은 실시예 1 에 관련된 데이터 처리의 개요를 설명하는 개념도이다.
도 8 은 실시예 1 에 관련된 윤곽 추출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 9 는 실시예 1 에 관련된 데이터 선발 처리를 설명하는 모식도이다.
도 10 은 실시예 1 에 관련된 생데이터의 특성을 설명하는 모식도이다.
도 11 은 실시예 1 에 관련된 데이터 선발 처리를 설명하는 모식도이다.
도 12 는 실시예 1 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 13 은 실시예 1 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 14 는 실시예 1 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 15 는 실시예 1 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 16 은 실시예 1 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 17 은 실시예 1 에 관련된 단층 화상 생성 처리를 설명하는 모식도이다.
도 18 은 실시예 2 에 관련된 방사선 단층 촬영 장치를 설명하는 기능 블록도이다.
도 19 는 실시예 2 에 관련된 방사선원의 이동을 설명하는 평면도이다.
도 20 은 실시예 2 에 관련된 생데이터를 설명하는 모식도이다.
도 21 은 실시예 2 에 관련된 흡수 특성 분포 산출 처리를 설명하는 모식도이다.
도 22 는 종래 구성에 관련된 헤드부용 PET 장치에 대하여 설명하는 모식도이다.
도 23 은 종래 구성에 관련된 헤드부용 PET 장치에 대하여 설명하는 모식도이다.

이하, 본 발명에 관련된 방사선 단층 촬영 장치의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 실시예 1 에 있어서의 γ선은 본 발명의 방사선의 일례이다. 또한, 실시예 1 의 구성은, 헤드부 검사용 화상 진단 장치로 되어 있다. 즉, 실시예 1 의 방사선 단층 촬영 장치는, 헤드부에 분포하는 방사성 약제의 이미징을 실시하여 단층 화상을 생성하는 PET (Positron Emission Tomography) 장치의 일종이다. 또한, 헤드부 검사용 방사선 촬영 장치는, 실시형태의 일례이다. 본 발명은, 전신용 장치나 유방 검진용 장치 등 다른 구성의 방사선 단층 촬영 장치에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 후술하는 TOF (time of flight)-PET 에 관련된 장치인 것이 전제가 된다. 방사성 약제로부터 방사되는 소멸 방사선의 페어는, 511 kev 의 에너지를 갖고 있다.

실시예 1

도 1 은 본 발명에 관련된 방사선 단층 촬영 장치의 기능 블록도이다. 즉, 본 발명에 관련된 장치는, 양전자 방출형의 방사성 약제가 투여된 피검체의 헤드부를 도입하는 검출기 링 (12) 과, 정보 처리에 관련된 각 부 (21, 22, 23, 24, 25) 를 구비하고 있다. 검출기 링 (12) 은, 연직의 중심축을 갖는 링상의 구성으로, 피검체의 헤드부에 분포하는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어를 검출하는 구성이다. 또한, 본 명세서에서는, 정보 처리에 관련된 각 부를 통틀어 정보 처리 장치라고 부르고 있다.

검출기 링 (12) 의 구성에 대하여 설명한다. 검출기 링 (12) 은, 예를 들어 10 개의 방사선 검출기 (1) 가 z 방향 (연직 방향) 으로 수직인 평면 상의 가상 원에 배열됨으로써, 1 개의 단위 링 (12a) 이 형성된다. 이 단위 링 (12a) 이 z 방향으로 예를 들어 3 개 배열되어 검출기 링 (12) 이 구성된다 (구체적으로는, 도 2 참조).

방사선 검출기 (1) 의 구성에 대하여 간단하게 설명한다. 도 3 은 실시예 1 에 관련된 방사선 검출기의 구성을 설명하는 사시도이다. 방사선 검출기 (1) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터 (2) 와, 광을 검출하는 실리콘 포토멀티플라이어로 구성되는 광 검출기 (3) 를 구비하고 있다. 그리고, 신틸레이터 (2) 와 광 검출기 (3) 가 개재되는 위치에는, 광을 주고받는 라이트 가이드 (4) 가 구비되어 있다.

신틸레이터 (2) 는, 신틸레이터 결정이 3 차원적으로 배열되어 구성되어 있다. 신틸레이터 결정은, Ce 가 확산한 Lu_2(1-X)Y_2XSiO₅ (이하, LYSO 라고 부른다) 에 의해 구성되어 있다. 그리고, 광 검출기 (3) 는, 어느 신틸레이터 결정이 광을 발하였는지와 같은 광의 발생 위치를 특정할 수 있도록 되어 있음과 함께, 광의 강도나, 광이 발생한 시각도 특정할 수 있다. 또, 실시예 1 의 구성의 신틸레이터 (2) 는, 채용할 수 있는 양태의 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명의 구성은, 이에 한정되는 것은 아니다.

동시 계수부 (21) (도 1 참조) 에는, 검출기 링 (12) 으로부터 출력된 검출 신호가 보내져 오고 있다. 검출기 링 (12) 에 동시에 입사된 2 개의 γ선은, 피검체 내의 방사성 약제에서 기인하는 소멸 γ선 페어이다. 동시 계수부 (21) 는, 검출기 링 (12) 을 구성하는 신틸레이터 결정 중 2 개의 조합마다 소멸 γ선 페어가 검출된 횟수를 카운트하고, 이 결과를 발생 위치 특정부 (22) 에 송출한다. 동시 계수부 (21) 에 의한 검출 신호의 동시성의 판단은, 클록에 의해 검출 신호에 부여된 시각 정보가 사용된다. 발생 위치 특정부 (22) 는 본 발명의 발생 위치 특정 수단에 상당한다.

동시 계수부 (21) 에 있어서의 동시란, 시각의 완전 일치를 의미하는 것은 아니다. 동시 계수부 (21) 는, 검출기 링 (12) 에 입사된 2 개의 γ선의 검출 시각이 다소 어긋나 있어도 소멸 γ선의 페어라고 인정한다. 왜냐하면, 소멸 γ선의 페어가 검출기 링 (12) 으로 검출되는 시각은, 다소의 엇갈림이 예상되는 것이다. 동시 계수부 (21) 는, γ선의 동시성의 판단을 완화시킴으로써, 소멸 γ선의 페어를 확실하게 포착할 수 있게 되어 있다.

소멸 γ선의 페어의 검출에 시간차가 생기는 이유에 대하여 설명한다. 도 4 는 소멸 γ선의 페어가 검출기 링 (12) 으로 검출된 모습을 나타내고 있다. 소멸 γ선의 페어는, 180°반대 방향으로 진행하므로, 페어의 일방이 좌상 방향으로 진행하고 있는 신틸레이터 결정에 입사되었다고 하면, 페어의 다른 일방은, 우하 방향으로 진행하여 다른 신틸레이터 결정에 입사된다. 이 두 개의 신틸레이터 결정을 연결하는 직선을 LOR (Line of response) 이라고 부르고, 소멸 γ선의 페어는, 이 선 상의 어딘가에서 생긴 것이 된다.

도 5 좌측은, 소멸 γ선의 페어 검출에 관련된 시간차 Δt 가 0 이었을 때를 나타내고 있다. 이 경우, 소멸 γ선의 페어는, LOR 의 중간점 p1 에서 생긴 것이다. 소멸 γ선의 페어는, 동일한 만큼의 거리를 진행하여 신틸레이터 결정에 입사되었으므로, 소멸 γ선의 페어의 발생에서 검출까지 걸린 시간은, 페어의 사이에서 동일해진다.

도 5 우측은, 소멸 γ선의 페어 검출에 관련된 시간차 Δt 가 0 이 아니었을 때를 나타내고 있다. 이 경우, 소멸 γ선의 페어는, LOR 의 중간으로부터 벗어난 점 p2 에서 생긴 것이다. 소멸 γ선의 페어는, 상이한 거리를 진행하여 신틸레이터 결정에 입사되었으므로, 소멸 γ선의 페어의 발생에서 검출까지 걸린 시간에 차이가 생겨 버린 것이다.

이와 같은 사정이 있으므로, 동시 계수부 (21) 는, 어느 정도의 시간차를 허용하면서 γ선의 동시성을 판단하고 있다.

이와 같은 사정은, 소멸 γ선의 페어의 발생 위치를 특정할 수 있는 것을 나타내고 있다. 도 4 의 설명에서는, 소멸 γ선의 페어의 발생 위치는, LOR 상의 어딘가에 있다고 하는 설명이었지만, 소멸 γ선의 페어가 검출된 시간차를 이용하면, 소멸 γ선의 페어의 발생 위치를 더욱 좁혀갈 수 있다. 즉, 소멸 γ선의 페어 검출에 관련된 시간차 Δt 가 0 이었을 때 도 5 좌측에 나타내는 바와 같이, 소멸 γ선의 페어는, LOR 의 중간점 p1 에서 생긴 것을 알 수 있다. 또, 예를 들어 소멸 γ선의 페어 검출에 관련된 시간차 Δt 가 0 이 아니었을 때는, 시간차의 크기와, 어느 쪽의 γ선의 검출이 빠른가로 소멸 γ선의 페어의 발생 위치를 알 수 있다.

실시예 1 에 관련된 방사선 촬영 장치는, 이와 같은 사고에 기초하여 소멸 γ선의 페어의 발생 위치를 아는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성의 장치를 TOF-PET 라고 부른다. 동시 계수부 (21) 는, 동시 계수에 관한 데이터를 발생 위치 특정부 (22) 에 송출한다. 동시 계수에 관한 데이터는, 단순히 소멸 γ선의 페어의 카운트수를 의미하는 것이 아니라, 소멸 γ선의 페어의 각각에 대한 개별 정보도 포함되어 있다. 발생 위치 특정부 (22) 는, 동시 계수에 관한 데이터에 기초하여, 소멸 γ선의 페어의 발생 위치를 특정한다. 이와 같이 하여 발생 위치 특정부 (22) 는, 소멸 방사선의 페어가 검출기 링 (12) 에 입사될 때의 시간차, 및 검출기 링 (12) 상의 소멸 방사선의 페어의 입사 위치에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정한다.

도 6 은 발생 위치 특정부 (22) 가 특정한 소멸 γ선의 페어의 발생 위치에 기초하여 방사성 약제의 분포를 이미징한 맵을 나타내고 있다. 도 6 은 피검체의 헤드부를 둥글게 자르는 평면 상에 있어서의 방사성 약제의 농도가 매핑되어 있다. 따라서, 도 6 에 있어서 원형으로 보이는 것은 피검체의 헤드부의 단층 이미지이다. 이와 같은 맵은, 해칭으로 나타내는 약제 분포의 이미지에 사선으로 나타내는 γ선의 흡수 특성의 분포 이미지가 중첩된 것으로 되어 있다. 진단에 유효한 것은, 해칭으로 나타내는 약제 분포 이미지뿐이며, 사선으로 나타내는 흡수 특성 분포 이미지는, 정확한 진단에 방해가 된다.

그래서, 본 발명에서는 도 7 에 나타내는 바와 같이, 발생 위치 특정부 (22) 의 출력 데이터로부터 사선으로 나타내는 흡수 특성 분포를 추출하고, 이것에 기초하여 흡수 보정을 실시함으로써 해칭으로 나타내는 약제 분포 이미지를 얻는 구성으로 되어 있다. 종래의 흡수 보정은, 사선으로 나타내는 흡수 특성 분포를 다른 촬영으로 취득하는 구성으로 되어 있었다. 본 발명은, 발생 위치 특정부 (22) 의 출력 데이터로부터 흡수 특성 분포를 추출하는 구성으로 되어 있는 것이 최대의 특징이다.

발생 위치 특정부 (22) 로부터 출력된 생데이터는, 윤곽 추출부 (23) 에 송출된다. 윤곽 추출부 (23) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이 도 6 에서 나타낸 생데이터로부터 피검체의 윤곽을 인식한다. 윤곽의 인식 방법으로는, 생데이터로부터 도 6 에 나타내는 바와 같은 맵을 생성하고, 화상 인식으로 윤곽의 인식을 실시하도록 해도 되고, 생데이터에 포함되는 서로 평행한 LOR 의 카운트수를 비교함으로써 윤곽의 인식을 실시하도록 해도 된다. 피검체의 헤드부는, 검출기 링 (12) 의 촬영 시야의 중심에 위치하고 있으므로, 촬영 시야의 둘레 가장자리에는 피검체의 헤드부는 없다. 따라서, 서로 평행한 LOR 의 카운트수를 촬영 시야의 일단에 있는 LOR 로부터 타단에 있는 LOR 을 향하여 순서대로 보면, 최초의 LOR 은 촬영 시야의 둘레 가장자리에 위치하고 있기 때문에 방사선 검출이 없다. 거기서부터 촬영 시야의 중심을 향하여 각 LOR 을 보면, LOR 이 피검체 헤드부에 접어들어, 카운트수가 갑자기 증가한다. 윤곽 추출부 (23) 는, 이와 같은 원리에 기초하여 서로 평행한 LOR 중 카운트수가 갑자기 증가하고 있는 것을 탐색함으로써 피검체의 윤곽을 인식할 수도 있다.

피검체의 윤곽부에는, 방사성 약제가 모이기 쉬운 모세 혈관이 존재하고 있다. 따라서, 도 6 에서 설명한 맵에는, 모세 혈관에 집적되는 방사성 약제가 비교적 고농도로 투영된다. 윤곽 추출부 (23) 는 이와 같은 특성을 이용하여 생데이터로부터 피검체의 윤곽을 추출할 수 있는 것이다.

윤곽 추출부 (23) 가 생성한 촬영 시야 내에 있어서의 피검체의 윤곽의 위치를 나타내는 데이터를 데이터 선발부 (24) 에 송출한다. 데이터 선발부 (24) 는, 발생 위치 특정부 (22) 로부터 출력된 생데이터로부터 피검체의 윤곽에서 발한 방사선의 검출에 관련된 것을 선발하여, 새로운 데이터를 생성한다. 생데이터는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, LOR 과 카운트수가 관련된 데이터라고 생각할 수 있다. 데이터 선발부 (24) 는, 이와 같은 생데이터로부터 피검체의 윤곽에서 발한 방사선의 검출에 관련된 것만을 선발하여 선발 데이터를 생성한다. 즉, 데이터 선발부 (24) 는, 발생 위치 특정부 (22) 에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터로부터, 피검체의 표면 근방에서 발생한 페어에 대한 것을 선발한다. 데이터 선발부 (24) 는 본 발명의 데이터 선발 수단에 상당한다.

이와 같은 데이터 선발은, TOF-PET 이기 때문에 가능하다는 점에는 주의해야 한다. 도 10 은 이와 같은 사정을 설명하고 있다. 도 10 좌측은, 어느 LOR (LOR＿a) 에 관련된 카운트수가 생데이터에 어떻게 기술되어 있는지를 나타내고 있다. 이 경우의 생데이터란, 동시 계수부 (21) 의 출력을 말하고, TOP-PET 에 특유한 발생 위치 특정부 (22) 의 출력은 아니다. 도 10 좌측을 보면 알 수 있는 바와 같이, 생데이터에 있어서는 LOR＿a 의 카운트가 기술되어 있을 뿐이다. 따라서, 예를 들어 LOR＿a 에 대하여 백만 카운트가 검출되었다고 해도, 각각의 카운트가 LOR 상의 어느 위치로부터 발생한 것인지 알 수 없다. 따라서, 생데이터에서는, 도 10 좌측에 있어서 LOR＿a 상의 굵은 선으로 나타내는 범위의 어딘가에서 발생한 방사선을 검출한 것을 동일시하여 취급하고 있다. 그렇다고는 해도, 소멸 방사선의 페어는, 피검체 내에서 발생했던 것에 틀림이 없으므로, LOR＿a 에 대한 카운트에 관련된 방사선은 피검체 내의 어딘가에서 발생한 것이 된다.

이에 비하여, 본 명세서의 TOF＿PET 에서는, LOR＿a 상에서 관찰된 백만 카운트의 방사선을 보다 상세하게 분류할 수 있다. 즉, 본 명세서의 장치에서는 도 5 에서 설명한 원리에 기초하여, 백만 카운트 중, LOR＿a 상의 점 p 에 대한 카운트를 알 수 있다. 도 10 은 LOR＿a 상의 점 p 에 대한 카운트는, 1,000 으로 되어 있다. 또한, 점 p 는, 피검체의 윤곽에 위치하고 있는 것으로 한다.

당연히, 점 p 를 통과하는 LOR 은 LOR＿a 만은 아니다. 도 11 에는 점 p 를 통과하는 LOR＿b, LOR＿c, LOR＿d 의 3 개의 LOR 이 그려져 있다. 생데이터에는, 이들 LOR 에 대한 기술도 이루어져 있으므로, LOR＿a 와 마찬가지로, 각 LOR 상의 점 p 에 대한 카운트도 알 수 있다.

본 발명의 데이터 선발부 (24) 는, 이와 같은 원리에 기초하여, 원데이터로부터 피검체의 윤곽에 위치하는 점 p 를 통과하는 각 LOR 에 대한 방사선의 검출 카운트를 추출한다. 촬영 시야에 있어서 어디가 피검체의 윤곽인가는 윤곽 추출부 (23) 가 출력한 데이터로부터 용이하게 알 수 있다. 데이터 선발부 (24) 가 선발하는 데이터는, 도 6 을 이용하여 설명한 바와 같이 피검체 피부 아래에 있는 모세 혈관에 축적되어 있는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어에 관련된 것이다.

점 p 에 대한 방사선의 카운트수를 나타내는 데이터는, 흡수 특성 분포 산출부 (25) 에 송출된다. 이 때 송출되는 데이터는, LOR 과 카운트수가 관련한 데이터이며, 카운트수는, 점 p 에서 발생한 방사선에 대하여 카운트한 것으로 되어 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는 본 발명의 흡수 특성 분포 산출 수단에 상당한다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 점 p 를 통과하는 2 개의 LOR 에 대하여 생각한다. LOR 의 하나는, 닫힌 고리의 형태로 되어 있는 피검체의 윤곽의 접선 방향으로 신장하는 것이고, 다른 하나는, 피검체의 내부를 관통하는 LOR 이다. 설명의 편의상, 2 개의 LOR 은 서로 직교하고 있는 것으로 한다.

점 p 에서 생긴 방사선은, 사방팔방으로 방사되므로, 날아가 버리는 방향으로 치우침은 없을 것이다. 요컨대, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 점 p 로부터 방사된 방사선 중, 윤곽의 접선 방향을 향한 것과, 접선 방향과 직교하는 방향을 향한 것은 동수일 것이다. 따라서, 도 12 좌측에 나타내는 바와 같이, 접선 방향의 LOR 에 대한 카운트수가 1000 카운트라고 하면, 직교 방향의 LOR 의 카운트수도 1000 카운트가 될 것이다. 이와 관련하여, 직교 방향의 LOR 은, 피검체 이미지를 관통하고 있으므로, 검출기 링 (12) 에는, 도 12 좌측에 나타낸 윤곽의 우단 유래의 방사선도 검출하고 있을 것이다. 그러나, 본 발명에 관련된 장치는 TOF-PET 이기 때문에, 윤곽의 좌단에 위치하는 점 p 만에 대한 카운트수를 알 수 있다.

그런데, 실제로는 2 개의 LOR 의 카운트수는 동일해지지 않는다. 점 p 로부터 방사된 방사선의 흡수에 치우침이 있기 때문이다. 도 12 의 우측은, 이와 같은 사정을 설명하고 있다. 점 p 에서 발생한 방사선은, 모두가 검출기 링 (12) 에 도달하는 것은 아니다. 피검체 내에서 방사선의 흡수가 일어나기 때문이다. 이 흡수에 대하여, 우선 접선 방향의 LOR 로 생각해 본다. 점 p 에서 발생하여 피검체 윤곽의 접선 방향으로 날아가 버리는 방사선은, 발생 후 바로 피검체로부터 발출된다. 따라서, 접선 방향으로 날아가 버리는 방사선은, 거의 피검체에서 흡수되지 않고 검출기 링 (12) 으로 검출된다.

직교 방향의 LOR 을 따라 날아가 버리는 방사선은 그렇게는 안 된다. 점 p 에서 발생하여 접선 방향과 직교하는 직교 방향으로 날아가 버리는 방사선은, 검출기 링 (12) 에 도달하기까지 피검체 내부의 긴 거리를 가로지르지 않으면 안 된다. 방사선은, 피검체를 통과하는 동안에 일부가 흡수되어, 결국 모두가 검출기 링 (12) 에 도달하는 경우는 없다. 따라서, 도 12 우측에 나타내는 바와 같이, 접선 방향의 LOR 에 대한 카운트수가 1000 카운트라고 하면, 직교 방향의 LOR 의 카운트수는 1000 보다 적은 예를 들어 500 카운트가 되거나 한다. 또한, 점 p 에서 발생하여, 직교 방향의 LOR 을 따라 날아가 버리는 방사선은, 점 p 의 우측을 향하여 날아가 버리는 것과 좌측을 향하여 날아가 버리는 것의 2 개가 있다. 이 중, 좌측을 향하여 날아가 버리는 것은, 피검체를 바로 탈출하므로, 거의 흡수되지 않고 검출기 링 (12) 에 입사되게 된다. 그러나, 동시 계수부 (21) 는, 우측을 향하여 날아가 버린 방사선과 좌측을 향하여 날아가 버린 방사선의 양방이 검출되어야 비로소 방사선의 검출수를 카운트하게 되어 있다. 따라서, 점 p 의 우측을 향하여 날아가 버리는 방사선이 흡수되는 데에 따라 소멸 방사선의 페어의 카운트는 내려가는 것이다.

직교 방향의 LOR 을 따라 날아가 버린 방사선이 어느 정도 흡수되었는가는, 직교 방향의 LOR 에 관련된 카운트수와, 접선 방향의 LOR 에 대한 카운트수를 비교함으로써 알 수 있다. 접선 방향의 LOR 에 대한 카운트수는, 방사선 흡수의 영향을 받지 않는 기준이라고 생각할 수 있기 때문이다. 도 12 우측의 경우라면, 피검체 내에서 방사선의 흡수가 없는 경우의 카운트수는, 접선 방향에 대한 LOR 에 관련된 카운트수와 동일한 1000 이라고 할 수 있다. 직교 방향의 LOR 의 카운트수는 500 으로, 흡수가 없다고 했을 때의 절반밖에 없는 것이기 때문에, 직교 방향의 LOR 에 대하여 방사선의 흡수율은 50 ％ 인 것을 알 수 있다.

이와 같은 상이한 LOR 의 사이에서 볼 수 있는 카운트수의 차이를 조사하면, 피검체 내부 전체의 흡수 특성을 알 수 있다. 도 13 은 점 p 를 통과하는 복수의 LOR1-LOR5 에 대하여, 각각의 흡수율이 산출되는 모습을 나타내고 있다. 이들 흡수율의 산출은, 모두 접선 방향에 대한 LOR 에 관련된 카운트수가 기준으로 되어 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 이와 같은 원리에 기초하여 점 p 에 관련된 흡수율의 산출을 반복한다.

도 14 는 피검체의 윤곽에 속하는 점 p 와는 상이한 다른 점 p1, 점 p2 에 대하여 LOR 에 관련된 흡수율을 산출하고 있는 모습을 나타내고 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 점 p 에서 설명한 것과 동일한 원리에 기초하여 점 p1, 점 p2 에 관련된 흡수율의 산출을 반복한다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 이 요령으로 피검체의 윤곽에 속하는 모든 점에 대하여 흡수율의 산출을 완료시킨다. 즉, 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수로부터 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수를 제산하여 방사선의 흡수율을 산출함으로써 동작한다.

도 15 는 이렇게 하여 얻어진 흡수율에 기초하여 피검체 내의 흡수 특성을 매핑하는 모습을 나타내고 있다. 도 15 는 피검체 내부에 위치하는 점에 대하여 방사선의 흡수 특성을 산출하는 모습을 나타내고 있다. 도 15 좌측의 점 Q1 에 대하여 설명한다. 점 Q1 을 통과하는 LOR 의 각각은, 모두 피검체의 윤곽을 통과하고 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 에 의해, 피검체의 윤곽에 속하는 모든 점에 대하여 도 14 에서 설명한 흡수율의 산출이 이루어지고 있는 것이기 때문에, 이들 LOR 의 모두에 대하여 흡수율은 이미 계산되어 있다는 것이 된다. 도 15 좌측에 기재한 LOR 은 모두 점 Q1 을 통과하고 있기 때문에, 점 Q1 이 만약 방사선을 흡수하기 쉬운 부분이라고 하면, 흡수율은 낮아질 것이다. 이와 같은 사정은, 점 Q1 의 근처에 있는 점 Q2 에 대해서도 동일하다.

흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 예를 들어 점 Q1 을 통과하는 LOR 에 관련된 흡수율의 평균치와, 점 Q2 를 통과하는 LOR 에 관련된 흡수율의 평균치를 산출함으로써, 각 점에 있어서 방사선의 흡수 특성이 어떻게 다른지를 평가할 수 있다. 도 15 에 있어서는 피검체 내의 2 점 Q1, Q2 만 문제로 하였지만, 피검체 내에 포함되는 모든 점에 대하여 평균치를 산출하면, 방사선의 흡수 특성의 비교를 피검체 내 전역에 실시할 수 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는 이와 같은 원리에 기초하여, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 피검체 내부의 방사선 흡수 특성의 분포를 산출하고, 원데이터로부터 피검체 내의 방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터를 산출한다. 또한, 도 16 에서는 알기 쉽게 하기 위해 데이터를 단층 화상으로 하여 그리고 있지만, 실제의 데이터는, 위치와 강도가 관련된 데이터 세트이다.

이와 같이, 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 선발된 데이터에 기초하여, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어 중, 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수를 기준으로 하여, 페어의 일방이 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수가 피검체 내의 흡수에 의해 어느 정도 감소했는지를 산출함으로써, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출한다.

방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터는, 단층 화상 생성부 (26) 에 송출된다. 단층 화상 생성부 (26) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이 발생 위치 특정부 (22) 가 출력한 생데이터로부터 방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사선 흡수의 영향을 없애고, 피검체 내의 방사성 약제의 분포만을 나타내는 단층 화상을 생성한다. 단층 화상 생성부 (26) 는, 발생 위치 특정부 (22) 에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상을 생성한다. 그 때, 단층 화상 생성부 (26) 는, 흡수 특성 분포 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실행함으로써 화상을 생성한다. 단층 화상 생성부 (26) 는 본 발명의 단층 화상 생성 수단에 상당한다.

주제어부 (31) 는, 각 부 (21, 22, 23, 24, 25, 26) 를 실현하기 위한 프로그램을 실행하는 구성이다. 기억부 (32) 는, 각 부 (21, 22, 23, 24, 25, 26) 가 동작에 필요한 파라미터나, 각종 산출에 의해 생긴 중간적인 데이터를 수납하는 구성으로 되어 있다. 조작탁 (33) 은, 검출 개시 등의 지시를 오퍼레이터에게 입력시키는 구성이다. 표시부 (34) 는, 단층 화상을 표시하는 구성이다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 단일의 검출기 링 (12) 에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킬 수 있다. 본 발명에 관련된 방사선 촬영 장치는, TOF-PET 이며, 소멸 방사선의 페어가 검출기 링 (12) 에 입사될 때의 시간차에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 TOF-PET 의 특성을 이용한 것으로 되어 있다.

종래의 트랜스미션 데이터의 취득은, 검출기 링 (12) 과 피검체 사이에 생긴 간극에 방사선원 (외부선원) 을 삽입하고, 방사선을 피검체에 투과시킴으로써 실행된다. 본 발명의 발명자는, 이와 같은 기술적 상식에 구애되지 않고, 피검체에 투여된 방사성 약제가 이 방사선원을 대신할 수 있지 않을까라고 사고하였다. 방사성 약제는, 피검체의 전신을 순환하므로, 피검체의 표면에도 어느 정도 분포되어 있다. 그래서, 이 피검체의 표면에 축적되어 있는 방사성 약제를 종래의 외부선원 대신에 사용한다는 아이디어가 생겨난 것이다.

본 발명에 의하면, 피검체 유래의 방사성 약제의 검출에 의해 트랜스미션 데이터를 얻을 수 있으므로, 트랜스미션 데이터 전용 촬영을 실시할 필요가 없다. 이로써, 트랜스미션 데이터 전용 검출기 링 (12) 이 필요하지 않고, 트랜스미션 데이터 전용 촬영에 시간을 할애할 필요도 없다.

실시예 2

계속해서, 실시예 2 에 관련된 방사선 단층 촬영 장치에 대하여 설명한다. 실시예 2 에 관련된 방사선 단층 촬영 장치는, 도 18 에 나타내는 바와 같이 검출기 링 (12) 내부에 방사선원 (13) 을 갖는 것이 실시예 1 의 구성과 크게 다르다. 실시예 2 에 있어서는, 윤곽 추출부 (23) 는 반드시 필요는 없다.

방사선원 (13) 은, 662 kev 의 방사선을 방사하는 방사성 세슘이 봉입된 점선원이다. 이 방사선원 (13) 은, 검출기 링 (12) 의 중심축에 평행하게 신장되는 지주에 지지되어 있고, 지주는 방사선 이동 기구 (15) 에 접속되어 있다. 방사선원 (13) 은, 방사선원 이동 기구 (15) 에 의해, 도 19 에 나타내는 바와 같이 피검체의 헤드부의 주위를 일주하는 구성으로 되어 있다. 방사선원 이동 제어부 (16) 는, 방사선원 이동 기구 (15) 를 제어하는 구성이다. 방사선원 (13) 은, 피검체 외부로부터 방사선을 조사하는 구성으로서, 검출기 링 (12) 내에 배치된다.

실시예 2 에 관련된 장치에서는, 피검체에 대하여 방사선원 (13) 을 회전시키면서 방사선의 검출이 행해진다. 따라서 실시예 2 의 장치에서는, 발생 위치 특정부 (22) 가 출력한 생데이터에는, 방사선원 (13) 의 궤적에 해당되는 도 20 에 나타내는 바와 같은 도너츠형의 이미지가 포함되어 있다.

데이터 선발부 (24) 는, 발생 위치 특정부 (22) 로부터 출력된 생데이터로부터 방사선원 (13) 에서 발한 방사선의 검출에 관련된 것을 선발하여, 새로운 데이터를 생성한다. 생데이터는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, LOR 과 카운트수가 관련된 데이터라고 생각할 수 있다. 데이터 선발부 (24) 는, 이와 같은 생데이터로부터 방사선원 (13) 에서 발한 방사선의 검출에 관련된 것만을 선발하여 선발 데이터를 생성한다. 이와 같은 데이터 선발은, 도 10 에서 설명한 바와 같이, TOF-PET 이기 때문에 가능하다는 점에는 주의해야 한다. 촬영 시야에 있어서 어디가 방사선원 (13) 의 궤적에 해당되는지는, 방사선원 (13) 과 검출기 링 (12) 의 위치 관계 및 방사선원 (13) 의 이동 양식에 의해 용이하게 알 수 있다. 데이터 선발부 (24) 는, 발생 위치 특정부 (22) 에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터로부터, 방사선원 (13) 에서 발생한 페어에 대한 것을 선발한다.

데이터 선발부 (24) 는, 선발 데이터를 흡수 특성 분포 산출부 (25) 에 송출한다. 따라서, 도 21 에 있어서 방사선원 (13) 의 궤적에 속하는 점 p 에 대한 방사선의 카운트수를 나타내는 데이터도 이 때 흡수 특성 분포 산출부 (25) 에 송출되게 된다. 송출되는 데이터는, LOR 과 카운트수가 관련된 데이터이며, 카운트수는, 점 p 에서 발생한 방사선에 대하여 카운트한 것으로 되어 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 선발된 데이터에 기초하여, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출한다.

도 21 에 나타내는 바와 같이, 점 p 를 통과하는 LOR 에 대하여 생각한다. LOR 의 하나는, 피검체를 통과하지 않고 직접 검출기 링 (12) 에 입사된 것이며, 그 외에는 피검체의 내부를 관통하는 LOR 이다.

점 p 에서 생긴 방사선은, 사방팔방으로 방사되므로, 날아가 버리는 방향으로 치우침은 없을 것이다. 그런데, 실제로는 LOR 의 카운트수는 동일해지지 않는다. 점 p 로부터 방사된 방사선의 흡수에 치우침이 있기 때문이다. 점 p 에서 발생하여 피검체를 통과하지 않고 검출기 링 (12) 에 입사되는 방사선은, 피검체에서 흡수되지 않고 검출기 링 (12) 으로 검출된다.

그런데, 피검체의 내부를 관통하는 LOR 을 따라 날아가 버리는 방사선은 그렇게는 안 된다. 이들 방사선은, 검출기 링 (12) 에 도달하기까지 피검체 내부를 가로지르지 않으면 안 된다. 방사선은, 피검체를 통과하는 동안에 일부가 흡수되어, 결국 모두가 검출기 링 (12) 에 도달하는 경우가 없다.

직교 방향의 LOR 을 따라 날아가 버린 방사선이 어느 정도 흡수되었는가는, 피검체를 통과하지 않는 LOR 에 관련된 카운트수와, 피검체를 통과하는 LOR 에 대한 카운트수를 비교함으로써 알 수 있다. 피검체를 통과하지 않는 LOR 에 대한 카운트수는, 방사선 흡수의 영향을 받지 않는 기준이라고 생각할 수 있기 때문이다.

이와 같은 상이한 LOR 의 사이에서 볼 수 있는 카운트수의 차이를 조사하면, 피검체 내부 전체의 흡수 특성을 알 수 있다. 도 21 은 점 p 를 통과하는 복수의 LOR 에 대하여, 각각의 흡수율이 산출되는 모습을 나타내고 있다. 이들 흡수율의 산출은, 모두 피검체를 통과하지 않는 LOR 에 관련된 카운트수가 기준으로 되어 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 이와 같은 원리에 기초하여 점 p에 관련된 흡수율의 산출을 반복한다.

흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 도 21 의 점 p 에서 설명한 것과 동일한 원리에 기초하여 방사선원 (13) 의 궤적 상에 있는 다른 점에 대하여 흡수율의 산출을 반복한다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 이 요령으로 방사선원 (13) 의 궤적에 속하는 모든 점에 대하여 흡수율의 산출을 완료시킨다.

이렇게 하여 얻어진 흡수율에 기초하여 피검체 내의 흡수 특성을 매핑할 수 있다. 이 점에 대해서는 도 15 를 이용하여 이미 설명을 마친 상태이다. 즉, 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는, 예를 들어 어느 점 Q1 을 통과하는 LOR 에 관련된 흡수율의 평균치와, 다른 점 Q2 를 통과하는 LOR 에 관련된 흡수율의 평균치를 산출함으로써, 각 점에 있어서 방사선의 흡수 특성이 어떻게 다른지를 평가할 수 있다. 피검체 내에 포함되는 모든 점에 대하여 평균치를 산출하면, 방사선의 흡수 특성의 비교를 피검체 내 전역에 실시할 수 있다. 흡수 특성 분포 산출부 (25) 는 이와 같은 원리에 기초하여, 피검체 내부의 방사선 흡수 특성의 분포를 산출하고, 원데이터로부터 피검체 내의 방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터를 산출한다. 이 때 얻어지는 데이터는, 위치와 강도가 관련된 데이터 세트이다.

방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터는, 단층 화상 생성부 (26) 에 송출된다. 단층 화상 생성부 (26) 는, 발생 위치 특정부 (22) 가 출력한 생데이터로부터 방사선 흡수 특성의 분포를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사선 흡수의 영향을 없애고, 피검체 내의 방사성 약제의 분포만을 나타내는 단층 화상을 생성한다. 이 동작에 대해서는 실시예 1 과 동일하다.

이상과 같이, 실시예 2 의 구성은, 본 발명에 있어서의 다른 구성을 설명하고 있다. 이 구성에 의해서도 단일의 검출기 링 (12) 에 의해 트랜스미션 데이터의 취득과 소멸 방사선쌍의 계측을 동시에 실시함으로써, PET 장치의 제조 비용의 삭감과 피검체에 대한 부담 경감을 양립시킬 수 있다.

본 발명에 관련된 방사선 촬영 장치는, TOF-PET 이며, 소멸 방사선의 페어가 검출기 링 (12) 에 입사될 때의 시간차에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 TOF-PET 의 특성을 이용한 것으로 되어 있다.

종래의 트랜스미션 데이터의 취득은, 검출기 링 (12) 과 피검체 사이에 생긴 간극에 방사선원 (외부선원) 을 삽입하고, 방사선을 피검체에 투과시킴으로써 실행된다. 그 후, 외부선원을 검출기 링 (12) 으로부터 이반시키고, 이번에는 피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 방사선의 검출을 실행하여 이미션 데이터를 취득한다. 본 발명의 발명자는, 이와 같은 기술적 상식에 구애되지 않고, 외부선원이 도입된 상태로 트랜스미션 데이터뿐만 아니라 이미션 데이터까지도 취득할 수 없을까라고 사고하였다.

본 발명에 의하면, 검출기 링 (12) 으로 검출된 데이터로부터 외부선원 유래의 방사선에 관련된 것을 분리하여 트랜스미션 데이터를 생성할 수 있는 데이터 선발부 (24) 를 구비하고 있다. 검출기 링 (12) 으로 검출된 데이터에는, 피검체 내의 방사성 약제 유래의 방사선에 관련된 데이터도 포함되어 있다. 따라서, 이 데이터에 대하여 트랜스미션 데이터를 사용한 흡수 보정을 실시하면, 피검체의 흡수 특성이 제거된 방사성 약제의 분포 화상을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 서술한 실시예에 한정되지 않고, 하기와 같이 변형 실시할 수도 있다.

(1) 실시예 1 의 윤곽 추출부 (23) 는, 발생 위치 특정부 (22) 로부터 출력된 생데이터로부터 피검체의 윤곽을 추출하도록 하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 생데이터 대신에, 윤곽 추출부 (23) 가 이전 CT 촬영이나 MRI 촬영으로 얻어진 단층 화상에 기초하여 피검체의 윤곽을 추출하도록 해도 된다. 피검체의 윤곽은, 다소 세월이 경과해도 비교적 동일한 형상이 유지된다. 따라서, 이전 촬영된 CT 화상 등을 원용하여 본 발명에 관련된 PET 촬영을 실행할 수도 있다. 본 변형예에 관련된 데이터 선발부 (24) 는, 사전에 취득된 피검체의 윤곽 형상을 나타내는 데이터에 기초하여 동작한다.

(2) 본 발명에 관련된 화상 처리 장치는, 이하의 처리를 실행함으로써도 실현된다. 즉, 상기 서술한 실시형태의 기능을 실현하는 소프트웨어 (프로그램) 를, 네트워크 또는 각종 기억 매체를 통하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터 (또는 CPU 나 MPU 등) 가 프로그램을 판독 출력하여 실행하는 처리이다.

(3) 실시예 2 에 관련된 발명은, 점선원으로 되어 있는 방사선원 (13) 대신에, 도 23 에서 설명한 바와 같은 링 상의 방사선원을 사용함으로써도 실현될 수 있다.

(4) 본 명세서에서는 주로 헤드부용 PET 장치에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명은, 전신용 PET 장치, 유방 검진용 PET 장치 등 다른 PET 장치에 대해서도 적용할 수 있다.

산업상의 이용 가능성

본 발명은, 의료용 분야에 적합하다.

12 검출기 링
22 발생 위치 특정부 (발생 위치 특정 수단)
24 데이터 선발부 (데이터 선발 수단)
25 흡수 특성 분포 산출부 (흡수 특성 분포 산출 수단)
26 단층 화상 생성부 (화상 생성 수단)

Claims

피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어를 검출하는 검출기 링을 구비한 방사선 단층 촬영 장치에 탑재되는 정보 처리 장치에 있어서,
소멸 방사선의 페어가 상기 검출기 링에 입사될 때의 시간차, 및 상기 검출기 링 상의 소멸 방사선의 페어의 입사 위치에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정하는 발생 위치 특정 수단과,
상기 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터로부터, 피검체의 표면 근방에서 발생한 페어에 대한 것을 선발하는 데이터 선발 수단과,
선발된 데이터에 기초하여, 피검체의 표면 근방 유래의 소멸 방사선의 페어 중, 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수를 기준으로 하여, 페어의 일방이 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 것의 검출 횟수가 피검체 내의 흡수에 의해 어느 정도 감소했는지를 산출함으로써, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출하는 흡수 특성 분포 산출 수단과,
상기 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상을 생성하는 화상 생성 수단을 구비하고,
상기 화상 생성 수단은, 상기 흡수 특성 분포 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실행함으로써 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 선발 수단이 선발하는 데이터는, 피검체 피부 아래에 있는 모세 혈관에 축적되어 있는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어에 관련된 것인 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 흡수 특성 분포 산출 수단은, 피검체를 관통하는 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수로부터 피검체 표면을 이루는 곡면의 접선 방향으로 날아가 버린 페어의 검출 횟수를 제산하여 방사선의 흡수율을 산출함으로써 동작하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 선발 수단은, 사전에 취득된 피검체의 윤곽 형상을 나타내는 데이터에 기초하여 동작하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
피검체 내에 분포하는 방사성 약제 유래의 소멸 방사선의 페어를 검출하는 검출기 링과, 피검체 외부로부터 방사선을 조사하는 구성으로서, 상기 검출기 링 내에 배치되는 방사선원을 구비한 방사선 단층 촬영 장치에 탑재되는 정보 처리 장치에 있어서,
소멸 방사선의 페어가 상기 검출기 링에 입사될 때의 시간차, 및 상기 검출기 링 상의 소멸 방사선의 페어의 입사 위치에 기초하여, 소멸 방사선의 발생 위치를 특정하는 발생 위치 특정 수단과,
상기 발생 위치 특정 수단으로부터 출력된 생데이터로부터, 상기 방사선원에서 발생한 페어에 대한 것을 선발하는 데이터 선발 수단과,
선발된 데이터에 기초하여, 피검체 내의 소멸 방사선의 흡수 특성의 분포를 나타내는 흡수 특성 분포 데이터를 산출하는 흡수 특성 분포 산출 수단과,
상기 발생 위치 특정 수단에 의해 특정된 방사선의 발생 위치를 나타내는 데이터에 기초하여, 피검체 내의 방사성 약제의 분포를 나타내는 화상을 생성하는 화상 생성 수단을 구비하고,
상기 화상 생성 수단은, 상기 흡수 특성 분포 데이터에 기초하여 흡수 보정을 실행함으로써 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
컴퓨터에 제 1 항에 기재된 정보 처리 장치의 각 수단의 기능을 실현시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 프로그램.
제 1 항에 기재된 정보 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬영 장치.
제 7 항에 있어서,
헤드부 촬영용으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 촬영 장치.